Afsløring af fremtiden for nanostrukturer med magi af blødt stof

Efterhånden som traditionelle top-down tilgange som fotolitografi når deres begrænsninger i at skabe nanostrukturer, flytter videnskabsmænd deres fokus mod bottom-up strategier. Centralt for dette paradigmeskift er selvsamlingen af ​​homogent blødt stof, en spirende teknik med potentiale til at producere komplekse nanomønstre i stor skala.

Disse indviklede mønstre tjener et formål langt ud over blot æstetik; de er afgørende for at låse op for avancerede metamaterialer, der er i stand til at manipulere lys og lyd på måder, som tidligere var utænkelige.

I en oversigtsartikel offentliggjort i Chinese Journal of Polymer Science i marts 2023 gav forskere fra South China University of Technology et omfattende overblik over fremskridtene inden for komplekse sfæriske pakningssupergittere. Denne omfattende samling af forskningsindsigt afslører det brede spektrum af muligheder, som disse fremskridt inden for komplekse sfæriske pakningssupergitter kan frigøre for at transformere vores teknologiske horisont.

Centralt for deres gennemgang er den detaljerede undersøgelse af metoder, der anvendes til manipulation af homogent blødt stof, der specifikt fremhæver de processer, der gør det muligt for fleksible molekyler at selvorganisere sig i foruddefinerede, meget strukturerede supergitter.

Ved at analysere forskellige tilgange til at justere interaktionsbetingelserne for disse molekyler diskuterer forfatterne konstruktionen af ​​et forskelligartet spektrum af tretten supergitter. Disse spænder fra enkle, tætpakkede strukturer til mere komplicerede og komplekse konfigurationer, der illustrerer den avancerede organisation, der ses i banebrydende materialer.

Gennemgangen understreger den metodiske kontrol, der opnås over samlingsprocessen, ved at udnytte den hierarkiske karakter af selvsamling af blødt stof og optimere volumensymmetri sammen med den strategiske brug af gigantiske molekyler. De diskuterede tilgange har lettet dannelsen af ​​en række supergitter, herunder de simple kropscentrerede kubiske (BCC) gitter og de mere indviklede Frank-Kasper og kvasikrystallinske faser.

Professor Stephen Z. D. Cheng, en medvirkende forsker til gennemgangen, bemærkede:"Vores omfattende analyse syntetiserer ikke kun nye videnskabelige koncepter inden for supramolekylære krystaller, men konsoliderer også de grundlæggende principper for at skabe metamaterialer. Indsigten i at kontrollere og manipulere lys, lyd, og anden fysisk adfærd gennem disse materialer er afgørende for forskellige industrier."

Denne anmeldelse understreger evnen til selvsamling af blødt materiale til at producere nanostrukturer, som tidligere kun var opnået med metallegeringer, hvilket potentielt kan føre til transformative teknologiske fremskridt. Det går ind for fremme af bottom-up-fremstillingsteknikker, hvilket muliggør skabelsen af ​​materialer med unikke egenskaber og fremmer innovation i fremtidige teknologiske udviklinger.

Flere oplysninger: Yuchu Liu et al., Spherical Packing Superlattices in Self-Assembly of Homogenous Soft Matter:Progresses and Potentials, Chinese Journal of Polymer Science (2023). DOI:10.1007/s10118-023-2976-5

Leveret af TranSpread