Nový bod obratu v procesu vytváření samosběrných materiálů

Ve studii tenkého filmu zvaného stroncium stanát (SrSnO3) vědci z University of Minnesota pozorovali úžasnou tvorbu šachových vzorků v měřítku nano, které připomínají budovy v drahých, vícestupňových procesech. Jejich výsledky ukazují realistickou příležitost navrhnout podobné samosestavovací struktury pomocí široké škály elektroniky a optických materiálů. Půjčka: Alan Alan Group, University of Minnesota

Tým vedený vědci z University of Minnesota Twin Cities našel bod obratu ve vytváření materiálů s jedinečnými vlastnostmi zvaných meta-produkty. Jejich výsledky ukazují realistické možnosti pro navrhování takových samo sestavených struktur s potenciálem vytvářet „vestavěné“ nanostruktury pro široké použití v elektronice a optických zařízeních.

Studie byla zveřejněna a prezentována na obálce Nano dopisy:, recenzovaný vědecký časopis vydávaný Americkou chemickou společností.

Obecně platí, že metamateriály jsou materiály vyrobené v laboratoři, které poskytují specifické fyzikální, chemické a elektrooptické vlastnosti, které by jinak u přírodně se vyskytujících materiálů nebyly možné. Tyto materiály mohou mít jedinečné vlastnosti, díky nimž jsou ideální pro různé aplikace, od optických filtrů přes lékařské přístroje přes zvukovou izolaci letadel až po monitorování infrastruktury. Typicky se tyto materiály v nanoměřítku pečlivě vyrábějí ve specializovaném prostředí čisté místnosti, ve dnech, týdnech, ve vícestupňovém procesu přípravy.

V této nové studii tým z University of Minnesota studoval tenký film zvaný stronnium stannate neboli SrSnO3. Ve svém výzkumu pozorovali úžasnou škálu šachových vzorků v měřítku nano, které se podobají strukturám kovových materiálů vyvinutých nákladným vícestupňovým procesem.

„Zpočátku jsme si mysleli, že to má být špatně, ale brzy jsme si uvědomili, že běžné vejce je směsí dvou fází stejného materiálu s různými krystalickými strukturami,“ řekl Bharat Alan Alan, hlavní autor syntézy materiálů a předseda Shell Chair. Katedra chemického inženýrství, vědy o materiálech, University of Minnesota. „Po konzultaci s kolegy z University of Minnesota, University of New York a New York City University jsme si uvědomili, že jsme možná objevili něco velmi jedinečného, ​​co by mohlo mít nějaké jedinečné aplikace.“

Při přechodu z jedné fáze do druhé byl materiál automaticky organizován do uspořádané struktury. V procesu zvaném „strukturální fázový přechod prvního řádu“ byl materiál přesunut do smíšené fáze, během níž některé části systému dokončily přechod a jiné nikoli.

„Tyto periodické vzory v nanoměřítku jsou přímým důsledkem strukturní fáze prvního řádu v tomto materiálu,“ řekl Richard James Ames, profesor leteckého inženýrství a mechaniky na University of Minnesota a spoluautor studie. „Naše práce poprvé nabízí řadu možností pro použití reverzibilních strukturních fázových transformací pomocí systémů nanoelektronů a fotonů.“

Tým ve skutečnosti demonstroval proces první montáže samo-sestaveného, ​​samočinně se nastavujícího nanoparku za účelem vytvoření materiálů v jediném kroku. Vědci byli schopni určit schopnost udržet elektrický náboj v jediném filmu pomocí teplotní vlnové délky laseru. Účinně vytvořili krystalický materiál s variabilním fotonem s 99% účinností.

Pomocí elektronových mikroskopů s vysokým rozlišením vědci potvrdili jedinečnou strukturu materiálu.

„Všimli jsme si, že hranice mezi těmito krystalickými fázemi byly ostře definovány v atomovém měřítku, což je pozoruhodné pro proces vlastní montáže,“ uvedli spoluautor studie profesor Andre Mkhoyan, Ray D. a Mary T. Johnson / Mayon Plastics Chair, Minnesota. Katedra chemického inženýrství, vědy o materiálech, univerzita.

Vědci nyní hledají budoucí aplikace pro jejich detekci v opticko-elektronických zařízeních.

„Když jsme zahájili tento výzkum, nikdy jsme o těchto programech nepřemýšleli. „Řídili jsme se základním studiem fyziky hmoty,“ řekl Alan Alan. „Nyní se najednou zdálo, že jsme otevřeli zcela novou oblast výzkumu, poháněnou možností mnoha nových a vzrušujících projektů.“

Odkaz. „Periodicky sestavované nanostruktury využívající fázové transformace menisku“ od Abhinava Prakasha, Tianki Wanga, Ashley Bussek, Tristana K. Trutman, Alireza Fali, Michel Cotrofo, Hwanhui Yun, ong ong-Wu Kim, Philip R. Ryan, K. Andre Mkhoyan, Andrea Alo, Johannes Abate, Richard D. James Ames և Bharat alan Alan, 2. prosince 2020 Nano dopisy:,
DOI: 10,1021 / acs.nanolett.0c03708:

Kromě týmu tým zahrnoval výzkumníky z University of Minnesota Abhinav Prakash, Ashley Buxek, Tianki Wang, Tristan K. Trutman, Hwanhui Yun, K. Andre Mkhoyan – Richard James Ames. Výzkumní pracovníci Alireza Falin և Johannes Abate; Výzkumníci z New York City University Michele Cotrofon և Andrea Alu. ոն Výzkumníci z Argonne National Laboratory ong-woo Kim և Philip R. Ryan.

Studie byla financována především z National Science Foundation (NSF), Air Force Research Office (AFOSR), s dodatečným financováním z University of Minnesota Institute of Environment, Centennial Chair v Norsku a dvou stipendií ze školy Vanjar Bush School. Americké ministerstvo energetiky podpořilo filmování tenkých filmů na University of Minnesota. Část výzkumu byla prováděna v Minnesota Nano Center, Charters Institution University of Minnesota, která je částečně financována National Science Foundation. Další práce byly dokončeny v Advanced Photon Source od Argonne National Laboratory for the Office of Science, která pracovala pro americké ministerstvo energetiky.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Hojnost života v korálových útesech je záhadná již od dob Charlese Darwina – nový výzkum poskytuje odpovědi

Ryby krmící plankton často kontrolují shromáždění ryb v oceánských korálových útesech. Uznání: Dr. Christina Skinner Studie odhaluje otevřenou mořskou vodu, která byla dříve považována...

Vysvětlují mladiství „tyrani“ – potomci masožravých dinosaurů nedostatek rozmanitosti dinosaurů?

Nový výzkum naznačuje, že potomci obrovských masožravých dinosaurů, jako je Tyrannosaurus rex, mohli zásadně přetvořit svá společenství překonáním menších konkurenčních druhů. Fotografický kredit:...

Datové limity mohou zmizet s novými optickými anténami – „světelné kroužky“

Vědci z Kalifornské univerzity v Berkeley našli nový způsob řízení vlastností světelných vln, který by mohl radikálně zvýšit množství dat, která přenášejí. Ukázali...

Odhalení vzácného ošetření mrtvoly „Mud Carapace“ pro egyptské mumie – a případ falešné identity

Mumifikovaná osoba a rakev ve sbírce Nicholson Collection v muzeu křídla Chau Chak, University of Sydney. A. Mumifikovaný jedinec zabalený v moderním pouzdře...

Asteroidový prášek nalezený v kráteru uzavírá případ o tom, co zabilo dinosaury

Vědci se domnívají, že jednoznačným spojením toho, co dinosaury zabilo jejich vyhynutí, s asteroidem, který zasáhl Zemi před 66 miliony let, našli klíčový důkaz:...

Newsletter

Subscribe to stay updated.