Создание наночастиц особой формы открывает путь к материалам-трансформерам

Геометрическая форма наночастиц определяет физические характеристики материала. Команда ученых из США напечатала десятки тысяч наноразмерных усеченных тетраэдров, смешала их в растворе и наблюдала, как они сами формируют кристаллические структуры. Более того, этот материал способен за минуты под действием магнитного поля, электрического тока или тепла переходить из одного фазового состояния в другое, меняя расположение частиц и свойства самого материала.

Способность менять состояние, или фазы, аналогична той перестановке атомов, которая превращает железо в закаленную сталь. Если научиться управлять сдвигами фазы в материалах, созданных из усеченных тетраэдров, перед инженерами откроются новые, многообещающие возможности по созданию считавшихся невозможными материалов-трансформеров.

«Кристалл, сделанный из наноразмерных шаров, будет вести себя не так, как кристалл, сделанный из нанокубов, и их расположение вызовет совсем другие физические свойства, — сказала Гу Вэньди из Стэнфордского университета, автор статьи в журнале Nature Communications. — Мы использовали технологию 3D-печати для получения одной из самых интересных форм — усеченного тетраэдра. Это микронные четырехгранники с гранями на месте вершин».

Усеченные тетраэдры считаются самыми удачными многогранниками для производства материалов, легко меняющих фазу. Однако до недавнего времени получать их было трудно. Гу и ее коллеги не были первыми, кому это удалось, но они первые напечатали их в наноскопическом масштабе, пишет Stanford News.

Первая геометрическая структура, которую образуют усеченные тетраэдры — шестиугольный узор, в котором четырехгранники стоят ровно на подложке, направив вверх усеченные вершины. Вторая, более интересная в практическом плане, это кристаллическая квази-алмазная структура, в которой четырехгранники образуют восьмигранники. Такая структура считается крайне желательной в фотонике и может способствовать множеству научных открытий. Кроме того, при правильной обработке будущие материалы из напечатанных наночастиц смогут быстро менять форму, переходя от одной фазы к другой под действием магнитного поля, электрического тока, тепла или чего-либо другого.

Можно представить себе покрытие для солнечных панелей, которое подстраивается к уровню освещения, или водоотталкивающее покрытие для самолетов и стекол автомобилей, чтобы они никогда не покрывались льдом, или даже новый тип компьютерной памяти.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 5 (1 vote)
Источник(и):

ХайТек+