Brug af kolloider til at bygge komplekse strukturer

Producenter producerer avanceret teknologi for det meste top-down med store maskiner, men små partikler kan bygge strukturer nedefra og op. En stor udfordring er, at disse partikler let klumper sammen. Leidens fysiker Daniela Kraft har udviklet en metode til at drage fordel af dette fænomen. Hun har offentliggjort sine resultater i ACS Nano .

Byggesten

Mindre computerchips, smalle lydbokse, miniaturekameraer; vi fortsætter med at sigte efter mindre og mere kompleks teknologi, at bære med os eller til applikationer som kirurgi. På samme tid, det bliver stadig vanskeligere at bygge komplekse komponenter på stadig mindre skalaer. Dermed, det kunne være meget mere bekvemt at bygge strukturer nedefra og op, ved hjælp af små byggesten. Det er forfølgelsen af ​​forskningsgruppen for Leiden -fysikeren Daniela Kraft. Hun arbejder på en metode til at bygge strukturer ud fra kolloider - partikler, der er større end nanopartikler, men for små til at se med det blotte øje. Interessant nok, kolloider fungerer fuldstændigt alene som selvstændige byggesten.

Bidder

Dette forskningsfelt er stadig i sine tidlige stadier, men Kraft og hendes ph.d. studerende Vera Meester har nu taget et kæmpe spring fremad ved at udvikle en metode til at bruge en stor barriere til deres fordel. "Kolloider har en stærk tendens til at klumpe sig sammen, "siger Kraft." Normalt, det er dårlige nyheder, men vi lader dem gå videre og sørger for, at de omarrangerer til en ønsket struktur bagefter. "

Styring

De styrer byggeprocessen ved at tilføje salt eller olie til den kolloidale opløsning på bestemte tidspunkter. Dette gør dem i stand til at kontrollere de attraktive Van der Waals -kræfter og overfladespændingen. Under indflydelse af disse kræfter, de tilfældigt formede bidder svulmer op og omkonfigureres på en bestemt måde. Type og koncentration af salt og olie bestemmer, hvilke strukturer kolloiderne danner. Ved at teste forskellige kombinationer, Kraft ved nu, hvordan man opretter en række grundlæggende strukturer, fra en simpel håndklokkeform til en femkantet dipyramid. "Teoretikere har allerede forudsagt, hvilke slags nyttige større strukturer vi kan bygge med disse grundlæggende byggesten, men i praksis, man ved aldrig, hvad der egentlig kommer til at ske. "

Medicinske robotter

Når fysikere har opnået tilstrækkelig viden om, hvordan man kommanderer kolloider til at bygge specifikke strukturer, de vil omgå grænsen, som producenter nærmer sig fra deres top-down-tilgang ved at gå den anden vej:bottom-up. På denne måde, de vil være i stand til at fremstille miniaturenheder, der i øjeblikket er uden for rækkevidde af konventionel industri. Kraft siger, "I fremtiden, vi kan bygge små lysafbrydere eller medicinske robotter. Fordi vi arbejder nedefra og op, vi vil ikke være begrænset med hensyn til kompleksitet, materialer eller længdeskalaer. "