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

Houby mohou léčit bakterie a obohatit půdu o živiny

Aeroskulární mykorhizní houby se rozprostírají přes dlouhé vláknité struktury zvané krásně až k zemi. Krásy, menší než lidské vlasy, lze vidět mezi kořeny...

Světlo zapíná barvy a vzory objektů

Nový systém využívá ultrafialové světlo, které se promítá na objekty natřené barvou aktivující světlo, ke změně reflexních vlastností barvy a vytváření obrazů během několika...

Ne! Je pravděpodobnější, že žádosti o půjčku zpracované kolem poledne budou zamítnuty

Úředníci bankovních půjček pravděpodobněji budou schvalovat žádosti o půjčky dříve a později během dne, zatímco „únava z rozhodování“ kolem poledne je spojena s nedodržováním...

Náročné modely před oddělením v Bothnian Bay

19. dubna 2021 Mořský led na severu Baltského moře vykazuje některé přesvědčivé vzory, než se na jaře roztaví a setře. Na rozdíl od mořského ledu, který...

Výjimečná biologická rozmanitost ve 14,7 milionu let starém tropickém deštném pralese a osvětluje vývoj

Ekologická rekonstrukce bioty Zhangpu. Obrazový kredit: NIGPAS Nově objevený miocénní biom osvětluje vývoj deštného pralesa Mezinárodní výzkumná skupina vedená profesorem WANG Bo a profesorem SHI...

Newsletter

Subscribe to stay updated.