Pentagon Tarafından Finanse Edilen Bilim Adamları, Altın Nanopartiküller Üzerindeki Kristalleri “Çizmek” İçin Ultra Hızlı Lazerleri Kullanıyor

Michigan Eyalet Üniversitesi bilim adamları bir üretim yöntemi keşfettiler kristaller talep üzerine ultra hızlı bir makine kullanarak bunları altın parçacıklarının yüzeyine "çizerek" lazer.

Amerika Birleşik Devletleri Savunma Bakanlığı tarafından finanse edilen yeni yaklaşım, bilim adamlarının ve mühendislerin, örneğin bilgisayarlarda kullanılanlar gibi özelleştirilmiş kristaller oluşturmasına olanak sağlayabilir. LED'ler, güneş panelleriVe tıbbi görüntüleme talep üzerine teknolojiler. Bu, doğal olarak oluşan kristallerin toplanmasına veya laboratuvarda yetiştirilmesine yönelik mevcut yöntemlerin tam tersidir.

Modern elektronikte, gibi cihazlar akıllı telefonlar Ve televizyon ekranlar üretmek için kristalleri kullanır görsel olarak etkileyici görüntüler. Ancak Kimya Bölümü'nde doçent ve yeni çalışmanın kıdemli yazarı Elad Harel'e göre bu yöntemler her zaman öngörülebilir değildir ve bu da tedarik hattında tutarlılığa ve üretim zorluklarına neden olabilir.

Profesör Harel, "Geleneksel yetiştirme yöntemleri kullanıldığında, kristaller rastgele zamanlarda ve yerlerde oluşabiliyor, dolayısıyla sonuçlar her zaman aynı olmayabilir." açıkladı.

Hala, hızla gelişen teknolojiler yalnızca olağanüstü kalitede özelleştirilmiş kristallere olan talebi artıracak ve standartlaştırılmış tasarımlar oluşturmak için geliştirilmiş yöntemlerin geliştirilmesini giderek daha gerekli hale getirecek. Sorunlar özellikle kurşun halojenür adı verilen bir kristal türü üzerinde baskı yaratıyor perovskitler, güneş pillerinde, tıbbi görüntüleme teknolojilerinde ve LED ekranlarda kullanılır.

Yeni bir yaklaşım bulma umuduyla araştırmacılar, büyümeyi teşvik etmek için küçük bir "tohum" kristali kullanmak da dahil olmak üzere, kristal üretiminde yer alan tipik, karmaşık adımları atladılar. Bunun yerine Harel ve meslektaşları üniversitenin yüksek güçlü lazerlerine yöneldiler.

Bir dizi deneyde ekip, ultra hızlı lazerleri, insan saçının genişliğinin binde birinden daha az olan altın parçacıkları olan altın nanopartiküllerine yöneltti. Sonuçları yüksek güçlü mikroskoplar altında incelerken, lazer ışığının altınla etkileşime girdiği her yerde aşırı ısının oluştuğunu buldular. Bu aşırı ısı kristallerin büyümesine yol açtı. Ekip, sürece gerçek zamanlı olarak tanıklık edebildiklerini bile söyledi.

MSU'da araştırma görevlisi ve makalenin ilk yazarı Dr. Md Shahjahan, "Bu, bir kristalin yaşamının ilk anlarını mikroskop altında izlemek için ön sırada oturmak gibidir, ancak burada onun nasıl gelişeceğini de yönlendirebiliriz" dedi.

Ekip ayrıca, lazerle kristallerin nispeten basit bir şekilde büyütülmesi sürecini, sanat eserlerini ahşap veya metal üzerine kazımak için lazer kullanmaya benzeterek, talep üzerine kristal 'çizme' yeteneğinin, araştırmacılara "temiz enerjiden kuantum teknolojilerine kadar çeşitli alanları dönüştürebilecek" daha önce mevcut olmayan bir kontrol düzeyi sağladığını belirtti.

Shahjahan, "Bu yöntemle aslında kristalleri kesin konumlarda ve zamanlarda büyütebiliriz" diye açıkladı.

Başarılı deneylerin ardından Elad'ın ekibi deneylerini genişletmek ve süreci iyileştirmeye ve iyileştirmeye çalışmak için laboratuvara geri dönüyor. Örneğin, daha karmaşık kristal desenleri çizmek için farklı renk dalga boylarında çalışan birden fazla lazeri denemeyi planlıyorlar.

Ayrıca geleneksel yöntemlerle üretilemeyecek “tamamen yeni malzemeler” yaratmayı da umuyorlar. İdeal olarak, süreci ticarileştirmek için hangi iyileştirmelerin gerekli olabileceğini belirlemek için gerçek elektronik cihazlarda test edilebilecek kristaller de oluşturacaklardır.

Harel, "Artık lazerlerle kristaller 'çizebildiğimize' göre, bir sonraki adım daha büyük ve daha karmaşık desenler oluşturmak ve bu kristallerin gerçek cihazlarda nasıl performans gösterdiğini test etmektir" dedi.

Araştırmanın sonuç kısmında araştırmacılar, bulgularının özel olarak çizilmiş kristallere giden yolu açmanın yanı sıra, "kimyanın zorlu bir alanı" olarak tanımladıkları kristallerin nasıl oluştuğuna ilişkin bilgilerin genişletilmesine de yardımcı olabileceğini belirtiyor.

Harel, "Mümkün olanın sadece yüzeyini çizmeye başlıyoruz" dedi. "Bu, materyalleri nasıl tasarladığımız ve incelediğimizde yeni bir sayfa açıyor."

Çalışma “Metilamonyum Kurşun Halojenür Perovskitin Nano Ölçekli Plazmonik Isıtmayla Kaynaklanan Uzay-zamansal Kristalizasyonu”ACS Nano'da yayınlandı.

Christopher Plain, Bilim Kurgu ve Fantazi roman yazarı ve The Debrief'te Baş Bilim Yazarıdır. Onu takip edin ve onunla bağlantı kurun X, onun kitapları hakkında bilgi edinin plainfiction.comveya doğrudan şu adrese e-posta gönderin: [email protected].