Ученые Новой Зеландии и Австралии, работающие на уровне атомов, создали нечто неожиданное: крошечные металлические снежинки.
Почему это важно? Потому что привлечение отдельных атомов к сотрудничеству ведет к революции в технике и технологиях с помощью наноматериалов. (И создавать снежинки — это круто.)
Наноразмерные структуры могут помочь в производстве электроники, сделать материалы более прочными и легкими или способствовать очистке окружающей среды за счет связывания с токсинами.
Чтобы создать металлические нанокристаллы, новозеландские и австралийские ученые экспериментировали с галлием, мягким серебристым металлом, который используется в полупроводниках и, что необычно, переходит в жидкое состояние при температуре чуть выше комнатной.
Профессор Никола Гастон и научный сотрудник доктор Стеф Ламби из Вайпапа Таумата Рау, Оклендский университет, и доктор Криста Стинберген из Те Херенга Вака, Виктория, Веллингтонский университет, сотрудничали с коллегами в Австралии под руководством профессора Куроша Калантар-Заде в Университет Нового Южного Уэльса.
Австралийская команда работала в лаборатории с никелем, медью, цинком, оловом, платиной, висмутом, серебром и алюминием. Металлы растворялись в галлии при высоких температурах. После охлаждения металлические кристаллы появлялись, а галлий оставался жидким.
Команда из Новой Зеландии, входящая в состав Института передовых материалов и нанотехнологий МакДиармида, национального центра передового опыта, провела моделирование молекулярной динамики, чтобы объяснить, почему кристаллы разной формы появляются из разных металлов.
«Мы узнаем, что структура жидкого галлия очень важна», — говорит Гастон. «Это ново, потому что мы обычно думаем, что жидкости лишены структуры или имеют только случайную структуру».
Ученые показали, что взаимодействие между атомарными структурами различных металлов и жидким галлием приводит к появлению кристаллов различной формы.
Кристаллы включали кубы, стержни, шестиугольные пластины и цинковые снежинки. Симметрия цинка с шестью ветвями, когда каждый атом окружен шестью соседями на эквивалентных расстояниях, объясняет форму снежинки.
«В отличие от нисходящих подходов к формированию наноструктуры — путем вырезания материала — этот восходящий подход основан на самосборке атомов», — говорит Гастон. «Вот как природа создает наночастицы, и это менее расточительно и гораздо точнее, чем нисходящие методы».
Она говорит, что исследование открыло новый, неизведанный путь для металлических наноструктур. «Также есть что-то очень классное в создании металлической снежинки».
No comments:
Post a Comment