Випадкове відкриття показує, що штучні атоми можуть швидко самозбираться
Сюрприз матеріальної науки
Деякі з найменших кристалів в світі можуть разом утворювати надґратки, основні елементи різних нових матеріалів. Ці кристали також називають «штучними атомами», тому що вони можуть організуватися в структури, які дуже схожі на молекули.
Учені з Національної лабораторії прискорювачів SLAC (SLAC) і Стенфордського університету Міністерства енергетики (DOE) тепер переконливо спостерігали, як ці нанокристали формують надґратки в міру їх зростання. Фактично, під час рутинного синтезу нанокристалів надґратки можуть утворитися неймовірно швидко - в лічені секунди, а не дні. Ці спостереження, перші в своєму роді, допоможуть вченим адаптувати і поліпшити процес складання і використовувати його для створення нових матеріалів для таких додатків, як сонячні елементи, оптоелектроніка, магнітне сховище і каталізатори, які прискорюють хімічні реакції.
Вчені протягом десятиліть створюють нанокристали в лабораторіях. Крихітні жителі області квантової механіки, ці кристали часто мають захоплюючі й незвичайні властивості, які варіюються в залежності від їх складу, форми і розміру. Надґратки мають впорядковану структуру кристалів, але не окремі атоми, вони складаються з нанокристалів, які володіють деякими зі своїх властивостей надґратки. Надґратки також володіють незвичайними властивостями, і частина цілей такого роду досліджень полягає в розширенні нашого розуміння того, як ми вирощуємо надґратки для певних якостей, контролюємо їх властивості та зберігаємо їх рівномірними.
Прискорений крок
До цієї роботи надґратки повільно росли при низьких температурах, часто протягом декількох днів. Однак випадкове відкриття показало, що нагрівання нанокристалів паладію за допомогою рентгенівського проміння SSRL, який «намазує» нанокристали, також спонукає їх самозбираться в надґратки.
«Завдання полягало в тому, щоб зрозуміти, що об'єднує частки і привертає їх один до одного, але не дуже сильно, тому у них є місце для того, щоб захитався і влаштовуватися в впорядковане положення», - сказав в Стенфордському доцента хімічного машинобудування Цзянь Цінь у своїй заяві. З того часу команда зосередила наступні експерименти на те, як змінити склад, властивості і розмір надрешіток, а також про те, як ростуть надґратки. Вони також зрозуміли, що цей процес більш узагальнено.
«Як тільки ми зрозуміли цю систему, ми зрозуміли, що цей процес може бути більш загальним, ніж ми спочатку думали», - сказав у своїй заяві стенфордський докторант Ліхен Ву, який спочатку спостерігав цей процес. «Ми продемонстрували, що він не тільки обмежений металами, але також може бути поширений на напівпровідникові матеріали і, швидше за все, на набагато більший набір матеріалів».
Література: Материнська плата, Національна лабораторія прискорювачів SLAC, Природа
