Несподіване відкриття Стенфорда може призвести до створення нових проривних метаматеріалів

Якщо комікси чогось і навчили нас, так це того, що найкращі досягнення – це ті, що трапляються випадково. Саме так можна охарактеризувати несподіване відкриття, зроблене вченими з Національної лабораторії прискорювачів SLAC Міністерства енергетики США і Стенфордського університету. Використовуючи рентгенівський синхротрон SLAC для спостереження за синтезом крихітних нанокристалів, дослідники змогли отримати унікальне уявлення про те, як ці сконструйовані “штучні атоми” можуть швидко формувати надграткові наноструктури за певних умов.

Відкриття відкриває можливість розробки нових матеріалів з унікальними, спеціально налаштованими властивостями для використання в магнітних накопичувачах, вдосконалених сонячних елементах, оптоелектроніці, каталізі тощо. Через розмір штучних атомів вони підпорядковуються законам квантової механіки, що відкриває новий спектр можливостей, коли йдеться про їхній розмір, форму та склад. Найкраще те, що всупереч тому, що вважалося спочатку, такі матеріали можуть бути створені за лічені секунди.

“Ми працюємо над розробкою методів синтезу, які дозволили б нам робити маленькі частинки з точним контролем над їх розміром і складом, в масштабі мільярдної частки метра, – розповів Digital Trends Маттео Карнелло, доцент кафедри хімічної інженерії в Стенфорді. Для цього ми розробили метод спостереження за ростом цих крихітних нанокристалів у розчині, використовуючи синхротронне світло, щоб “побачити” наживо, що відбувається під час створення цих кристалів. Ми з подивом виявили, що при високих температурах, коли частинки починають рухатися набагато швидше, ніж при звичайних температурах, ці нанокристали починають формуватися, а потім притягувати один одного в упорядковані структури за лічені секунди. Позиціонування нанокристалів в цих впорядкованих збірках може дозволити нам налаштувати їх властивості і вивчити взаємодію між будівельними блоками, що може мати значення для застосування цих крихітних матеріалів в декількох областях матеріалознавства та хімічної інженерії”.

Дон Хармер / Національна прискорювальна лабораторія SLAC

Відкриття дослідників описано в статті, опублікованій в журналі Nature. Наразі дослідники намагаються отримати більше розуміння того, як ці надгратки ростуть, щоб зробити їх більш однорідними і контролювати їх властивості.

“Є ще питання, які вимагають додаткової роботи і досліджень, – сказав Карнелло. “Наприклад, ми ще не впевнені, як нанокристали продовжують рости в розчині навіть після того, як вони утворюють впорядковані збірки. Ми [також] все ще хочемо глибше зануритися в механізм формування надгратки, тому що це може допомогти нам перенести ці знання на більш складні матеріальні системи, з множинними зв’язками.

Source: digitaltrends.com