Kredit:Queensland University of Technology
QUT-forskere har fundet en spændende ny måde at manipulere og designe fremtidens materialer på atomniveau og ændre den måde, de opfører sig på i større skala, der åbner vejen for nye anvendelser såsom tidlige cancerbiomarkører.
De har illustreret deres resultater med skabelsen af nano 'sier', der kan hjælpe med at adskille molekyler ned til en hidtil uset størrelse 10, 000 gange finere end et menneskehår.
Forskningen, Superplastisk nanoskala poreformning ved ionbestråling, blev offentliggjort i Naturkommunikation i dag og forfattet af Dr. Morteza Aramesh, Dr Mayamei Yashar, Dr Annalena Wolff, og professor Kostya (Ken) Ostrikov.
Professor Ostrikov, fra QUT's Science and Engineering Fakultet og Institut for Sundhed og Biomedicinsk Innovation, sagde, at dette var et eksempel på mulighederne for at bruge heliumionstråler genereret i et heliumionmikroskop til at ændre atomernes adfærd og skabe nye materialer.
"Vi opdagede, at en stråle af energiske heliumioner genereret i et heliumionmikroskop omarrangerede et nanoporøst anodiseret aluminiumoxidmateriale på atomær skala og krympede dets porer til forskellige, hidtil usete små størrelser, " sagde professor Ostrikov.
"Disse små porer betyder, at videnskabsfolk potentielt kunne 'sigte' molekyler i forskellige størrelser for at studere dem individuelt. Det kunne åbne vejen for tidlig opdagelse af kræft, for eksempel, gennem en blodprøve, der kunne påvise DNA produceret af en kræftsygdom, inden tumoren udviklede sig.
"Denne nye ion-assisteret manipulation af stof på den mindste længdeskala ændrede fuldstændig adfærden af aluminiumoxid: da vi anvendte moderat eksponering for heliumioner, dens porer krympede, Da vi øgede eksponeringen for ionerne, blev denne normalt skøre og porøse keramik til en superplastik og fik evnen til at strække sig mere end to gange uden at gå i stykker."
Dr. Wolff, fra QUT's centrale analytiske forskningsfacilitet i Institute for Future Miljøer, sagde, at opdagelsen ville give videnskabsfolk mulighed for at lege med materialer og se materialernes egenskaber ændre sig i realtid.
"Vi kan nu lege med atombindinger og se, hvordan vi kan bruge dem til at påvirke manipulationen af stof på den nanometriske skala, " sagde Dr. Wolff.
Dr Aramesh, hovedforfatteren af undersøgelsen, sagde, at for forskere og ingeniører tilbød denne opdagelse potentielle nye metoder til at konstruere fremtidige smarte materialer.
"Denne nye måde at redesigne materialer på vil hjælpe forskere og ingeniører med at skabe nye smarte materialer med forskellige funktioner, for eksempel, nye lægemidler, sygdomsdiagnostik og kvanteberegning, " sagde Dr Aramesh.
"Vi kan bruge helium-ion-mikroskoper til at afbilde næsten ethvert materiale og til at bygge strukturer, der er så små som en DNA-streng, så små, at du kunne rumme 64 milliarder af dem i en enkelt regndråbe.
"Nu kan vi se og manipulere stof på nanometer skalaen, vi er kun begrænset af vores fantasi i materialedesign."