دستاورد جدید نانوتکنولوژی: دانه‌های برف فلزی کوچک

دانه برف در مقیاس نانو از حلال گالیوم. منبع: Waipapa Taumata Rau، دانشگاه اوکلند
دانه برف در مقیاس نانو از حلال گالیوم. منبع: Waipapa Taumata Rau، دانشگاه اوکلند
منتشر شده در scitechdaily به تاریخ ۲۰ دسامبر ۲۰۲۲
لینک منبع Nanotech Scientists Created Something Unexpected: Tiny Metallic Snowflakes

دانشمندانی که در سطح اتم‌ها کار می‌کنند، فلزات را دستکاری می‌کنند و فرصت‌هایی را برای ایجاد مواد جدید باز می‌کنند.

دانشمندان نیوزلند و استرالیا با کار در سطح اتم، چیزی غیرمنتظره خلق کردند: دانه‌های برف فلزی ریز.

چرا این مهم است؟ زیرا ترغیب اتم‌های منفرد به همکاری منجر به انقلابی در مهندسی و فناوری از طریق نانومواد می‌شود. (و ایجاد دانه‌های برف نیز جالب است.)

ساختارهای نانومقیاس (یک نانومتر یک میلیاردم متر یا حدود ۵۰۰۰۰ برابر کوچکتر از قطر موی انسان است) می‌توانند به تولید الکترونیک کمک کنند، مواد را قوی‌تر و در عین حال سبک‌تر کنند، یا با اتصال به سموم به پاکسازی محیط کمک کنند.

برای ایجاد نانوبلورهای فلزی، دانشمندان نیوزیلندی و استرالیایی آزمایش‌هایی را با گالیوم انجام داده‌اند، فلزی نرم و نقره‌ای رنگ که در نیمه‌رساناها استفاده می‌شود و دارای خاصیت غیرعادی مایع شدن در دمای اتاق است.

نتایج آزمایش آن‌ها در ۸ دسامبر در مجله Science گزارش شد.

پروفسور نیکولا گاستون و همکار دکتر استف لامبی، هر دو از Waipapa Taumata Rau، دانشگاه اوکلند، و دکتر کریستا استینبرگن از Te Herenga Waka، دانشگاه ویکتوریا ولینگتون، با همکارانی در استرالیا به رهبری پروفسور کوروش کلانترزاده در دانشگاه نیو ساوت ولز همکاری کرد.

تیم استرالیایی در آزمایشگاه با نیکل، مس، روی، قلع، پلاتین، بیسموت، نقره و آلومینیوم کار کردند. فلزات در گالیم در دمای بالا حل شدند. هنگامی که سرد شد، کریستال‌های فلزی ظاهر شدند در حالی که گالیم مایع باقی ماند.

تیم نیوزلند، بخشی از مؤسسه مواد پیشرفته و نانوتکنولوژی MacDiarmid، یک مرکز ملی تحقیقات عالی، شبیه‌سازی دینامیک مولکولی را برای توضیح اینکه چرا کریستال‌هایی با شکل‌های متفاوت از فلزات مختلف پدید می‌آیند، انجام دادند. (صندوق دولتی Marsden از این تحقیق حمایت کرد.)

گاستون می‌گوید: «چیزی که ما یاد می‌گیریم این است که ساختار گالیم مایع بسیار مهم است. این موضوع جدید است زیرا ما معمولاً مایعات را فاقد ساختار یا دارای ساختار تصادفی می‌دانیم.»

دانشمندان نشان دادند که فعل و انفعالات بین ساختارهای اتمی فلزات مختلف و گالیم مایع باعث ظهور کریستال‌هایی با شکل متفاوت می‌شود.

کریستال‌ها شامل مکعب‌ها، میله‌ها، صفحات شش ضلعی و شکل دانه‌های برف روی بودند. تقارن شش شاخه روی، که هر اتم توسط شش همسایه در فواصل معادل احاطه شده است، از طرح‌های گوناگون دانه‌های برف بودند.

گاستون می‌گوید: «برخلاف رویکردهای بالا به پایین برای تشکیل نانوساختار – با برش مواد – این رویکرد از پایین به بالا متکی به خودآرایی اتم‌ها است. این روشی است که طبیعت نانوذرات را می‌سازد و نسبت به روش‌های از بالا به پایین، ضایعات کمتری دارد و بسیار دقیق‌تر است.»

او می‌گوید که این تحقیقات مسیر جدید و ناشناخته‌ای را برای نانوساختارهای فلزی باز کرده است. «همچنین چیز بسیار جالبی در ایجاد یک دانه برف فلزی وجود دارد!»

این متن با استفاده از ربات ترجمه مقالات تکنولوژی ترجمه شده و به صورت محدود مورد بازبینی انسانی قرار گرفته است. در نتیجه می‌تواند دارای برخی اشکالات ترجمه باشد.
مقالات لینک‌شده در این متن می‌توانند به صورت رایگان با استفاده از مقاله‌خوان ترجمیار به فارسی مطالعه شوند.