Ny metode til fremstilling af enkeltkrystaller i mikrometerskala i form af hule kar

Forskere fra Institut for Materialevidenskab ved University of Tsukuba udviklede en ny metode til at fremstille enkeltkrystaller i mikrometerskala i form af hule kar. Ved at dråbestøbe en ethanolopløsning på et kvartssubstrat kan molekylerne spontant samles i den rigtige form. Denne forskning, offentliggjort i Science , kan åbne vejen for en ny linje af eksperimenter, hvor kemiske processer kan indesluttes i disse mikroskopiske kar.

At placere en fancy skål lavet af krystal på et iøjnefaldende sted i dit hus kan gøre et positivt indtryk på dine gæster. Men en endnu mere imponerende bedrift ville være evnen til at skabe et sådant kar som en enkelt mikroskopisk krystal. Mens nogle bittesmå organismer har været kendt for at udvise denne type ekspertise, kan det være en udfordring for videnskabsmænd at fremstille disse nanocontainere på reproducerbar måde, fordi ukontrolleret vækst kan føre til misformede slutprodukter.

Nu har et team af forskere ved University of Tsukuba rapporteret en ny procedure til reproducerbart at skabe hule karformede krystaller, der er ensartede i størrelse og fastgjort til et substrat med deres åbne side opad. Krystallerne blev dyrket fra molekyler, der havde en paracyklophankerne og med fire (methoxyphenyl)ethynylarme, kaldet (S)-CP4, eller dets spejlbillede-molekyle, (R)-CPP4. For at fremstille vaserne blev en opvarmet opløsning af (S)-CPP4 forsigtigt dryppet på et kvartssubstrat under omgivende betingelser. Når opløsningen afkølede, begyndte molekylerne spontant at krystallisere. "Ved at bruge denne procedure var vi i stand til at opnå synkron, enakset og trinvis vækst af mikrometerstore enkeltkrystaller," siger seniorforfatter professor Yohei Yamamoto.

Holdet brugte røntgenkrystallografi og scanningselektronmikroskopi til at studere de resulterende strukturer. Karrenes sidevægge voksede udad med sekskantet symmetri, hvilket efterlod et tomrum inde i facetterne. Størrelsen af ​​sidevæggene viste sig at være næsten konstant, med en tykkelse på kun 500 nanometer. Forskerne viste også, hvordan stærke intermolekylære interaktioner giver karret mekanisk styrke. Mange krystalbeholdere kan fremstilles samtidigt, og en række forskellige former kan fremstilles. For eksempel giver overskydende kant- eller kropsvækst anledning til henholdsvis "blomst" eller "juvel"-former.

"Hule krystaller med indviklede morfologier og veludviklede krystallinske kanter og facetter kan være meget nyttige som små beholdere," siger professor Yamamoto. Som et proof-of-concept smeltede holdet en lille prøve inde i en krystalbeholder og fandt ud af, at den resulterende væske forblev inde. På baggrund af dette kan vi måske se en ny type laboratorieudstyr i mikrostørrelse, hvor reaktioner kan udføres med ekstremt små mængder kemikalier. + Udforsk yderligere

Forskere optrævler den mystiske mekanisme bag væksten af ​​'whisker crystal'