Forskere afslører den første metode til at kontrollere væksten af ​​metalkrystaller

Forskere har annonceret den første metode nogensinde til at kontrollere væksten af ​​metalkrystaller fra enkelte atomer.

Udgivet i tidsskriftet Naturkommunikation og udviklet ved University of Warwick, metoden, kaldet nanokrystallometri, giver mulighed for at skabe præcise komponenter til brug i nanoteknologi.

Professor Peter Sadler fra universitetets Institut for Kemi kommenterede, at "gennembruddet med nanokrystallometri er, at det faktisk giver os mulighed for at observere og direkte kontrollere nano-verdenen i bevægelse".

Ved at bruge en doteret grafen-matrix til at bremse og derefter fange atomer af ædelmetal-osmium, var forskerne i stand til at kontrollere og kvantificere væksten af ​​metalkrystaller. Når de fangede atomer kommer i kontakt med yderligere osmiumatomer, binder de sig sammen, til sidst vokser til 3D metal-krystaller.

"At skræddersy nanoskopiske objekter er af enorm betydning for produktionen af ​​fremtidens materialer", siger Dr. Barry fra universitetets afdeling for kemi. "Indtil nu dannelsen af ​​metal nanokrystaller, som er afgørende for disse fremtidige materialer, kunne ikke kontrolleres med præcision på niveauet af individuelle atomer, under milde og tilgængelige forhold."

Prof. Sadler siger:"Nanokrystallometriens betydning er, at den har gjort det muligt at vokse med præcisionsmetalkrystaller, der kan være så små som kun 0,00000015 cm, eller 15 ångstrøm, bred. Hvis en nanoenhed kræver en million osmiumatomer, kan vi fra 1 gram osmium lave omkring 400 tusinde enheder til hver person på denne jord. Sammenlignet med eksisterende metoder til krystalvækst tilbyder nanokrystallometri en betydelig forbedring i den økonomiske og effektive fremstilling af præcisionsnanoskopiske objekter."

Forskerne hævder, at den nye metode har en række potentielle anvendelser. "Vi forestiller os brugen af ​​nanokrystallometri til at bygge præcise, elektroniske kredsløb på atomniveau og nye lagringsenheder til nanoinformation. Metoden har også et betydeligt potentiale for anvendelse i biosensing af lægemidler, DNA og gasser samt til at skabe unikke nano-mønstre på overflader til sikkerhedsmærkning og forsegling af fortrolige dokumenter. Nanokrystallometri er også en innovativ metode til fremstilling af nye metal nano-legeringer, og mange kombinationer kan tænkes. De kan have meget usædvanlige og endnu uudforskede egenskaber", kommenterede Dr. Barry.

Nanokrystallometri blev muliggjort af state-of-the-art faciliteter, der kun findes i Storbritannien ved University of Warwick. "Fremskridtene inden for er blevet muliggjort takket være vores brug af et avanceret aberrationskorrigeret højopløsnings-transmissionselektronmikroskop, det eneste mikroskop af denne art i Storbritannien, der har potentialet til at afbilde individuelle atomer på denne måde. Vi ved, at ting er lavet af atomer, men det er virkelig sjældent at se dem danse foran dine øjne", siger Dr. Richard Beanland fra universitetets fysikafdeling.

Kommentarer om det kommercielle potentiale for nanokrystallometri Andrew Lee, Business Development Manager hos Warwick Ventures sagde:"Vi tror, ​​at holdets teknik kunne være et reelt gennembrud i forhold til at tilbyde muligheden for mikromanipulation og derivatisering af en grafenoverflade; vi ser adskillige kommercielle muligheder, der opstår i fremtiden. Vi har sat en patentansøgning på plads, og vi søger aktivt industrielle partnere, som vi kan samarbejde med i fremtiden."