Araştırmacılar kolloidal elmaslar oluşturmak için bir yöntem geliştiriyor

Araştırmacılar kolloidal elmaslar oluşturmak için bir yöntem geliştiriyor
Yazıyı beğendiyseniz lütfen Paylaşın


Araştırmacılar kolloidal elmaslar oluşturmak için bir yöntem geliştiriyor

Tandon'daki araştırmacılar koloidal elmas kristalleri yarattı (solda). Bu ayırt edici malzeme, optik teknolojilerin üretilme şeklini değiştirebilecek özel fotonik özelliklere sahiptir. Kredi: NYU Tandon Mühendislik Okulu

Koloidal elmas, 1990'lardan beri araştırmacıların hayalidir. Küçük malzemelerin kararlı, kendiliğinden bir araya getirilmiş oluşumları olan bu yapılar, ışık dalgalarını hesaplamada elektronlar kadar faydalı hale getirme potansiyeline sahiptir ve bir dizi başka uygulama için umut vaat etmektedir. Ancak kolloidal elmas fikri onlarca yıl önce geliştirilirken, hiç kimse yapıları güvenilir bir şekilde üretemedi. Şimdiye kadar.

NYU Tandon Mühendislik Okulu'nda kimya ve biyomoleküler mühendislik profesörü ve NYU'da fizik profesörü olan David Pine liderliğindeki araştırmacılar, kolloidlerin bir elmas oluşumunda güvenilir şekilde kendi kendine montajı için ucuz, ölçeklenebilir hale getirebilecek yeni bir süreç tasarladılar. bu tür yapıların imalatı. "Colloidal Diamond" da detaylandırılan keşif, 24 Eylül sayısında Doğaoptik bilgisayarlar ve lazerlerdeki ilerlemelere, her zamankinden daha güvenilir ve üretilmesi daha ucuz olan ışık filtrelerine ve çok daha fazlasına yol açan yüksek verimli optik devrelerin kapısını açabilir.

NYU Fizik Bölümü'nde doktora sonrası araştırmacı olan baş yazar Mingxin He ve NYU'da kimya profesörü olan ilgili yazar Stefano Sacanna da dahil olmak üzere Pine ve meslektaşları, kolloidler ve on yıllardır bunların yapılandırılmasının olası yolları üzerinde çalışıyorlar. Bir insan saçının çapından yüzlerce kat daha küçük kürelerden oluşan bu malzemeler, kürelerin birbirine nasıl bağlandığına bağlı olarak farklı kristal şekillerde düzenlenebilir. Her kolloid, bir tür moleküler Velcro olarak işlev gören kolloidlerin yüzeylerine yapıştırılmış DNA ipliklerini kullanarak diğerine bağlanır. Kolloidler sıvı bir banyoda birbirleriyle çarpıştığında, DNA takılır ve kolloidler bağlanır. DNA'nın kolloide bağlandığı yere bağlı olarak, kendiliğinden karmaşık yapılar oluşturabilirler.

Bu işlem, kübik formasyonda kolloid dizileri ve hatta kolloidler oluşturmak için kullanılmıştır. Ancak bu yapılar, görünür ışık için bir bant boşluğu olan fotoniğin Kutsal Kase'sini üretmedi. Bir yarı iletken, bir devrede elektronları filtrelediği gibi, bir bant boşluğu da ışığın belirli dalga boylarını filtreler. Işığın bu şekilde filtrelenmesi, ticari ölçekte gerçekleştirilmesi çok zor ve pahalı olduğu düşünülen bir işlem olan bir elmas biçiminde düzenlenirlerse kolloidler tarafından güvenilir bir şekilde elde edilebilir.

Pine, "Mühendisler arasında bir elmas yapı yapmak için büyük bir istek vardı" dedi. "Doğruyu söylemek gerekirse çoğu araştırmacı bundan vazgeçmişti – dünyada hala bunun üzerinde çalışan tek grup biz olabiliriz. Bu yüzden makalenin yayınlanmasının toplumu şaşırtacağını düşünüyorum. "

Araştırmacılar, aralarında NYU Tandon'un eski bir doktora sonrası doktoru olan Etienne Ducrot, şu anda Centre de Recherche Paul Pascal'da – CNRS, Pessac, Fransa; ve Güney Kore, Suwon'daki Sungkyunkwan Üniversitesi'nden Gi-Ra Yi, bu yapıyı mümkün kılmak için gerekli kademeli bağları kendiliğinden üretecek bir sterik kilitleme mekanizması kullanabileceklerini keşfettiler. Bu piramidal kolloidler birbirlerine yaklaştıklarında, bir elmas oluşumu oluşturmak için gerekli oryantasyonda bağlandılar. Nanomakineler kullanarak bu yapıları inşa etmenin zahmetli ve pahalı sürecinden geçmek yerine, bu mekanizma kolloidlerin dış müdahaleye ihtiyaç duymadan kendilerini yapılandırmalarına izin verir. Ayrıca elmas yapılar, içinde oluşturdukları sıvı uzaklaştırıldığında bile stabildir.

Keşif, o sırada NYU Tandon'da yüksek lisans öğrencisi olan He'nin, piramidal bir formasyonda sentezlediği kolloidlerin alışılmadık bir özelliğini fark ettiği için yapıldı. O ve meslektaşları, bu yapıların birbirine bağlanabileceği tüm yolları ortaya çıkardı. Birbiriyle bağlantılı belirli bir yapıya geldiklerinde, doğru yöntemi kullandıklarını fark ettiler. "Tüm bu modelleri oluşturduktan sonra, elmasları yarattığımızı hemen gördük," dedi He.

Evan Runnerstrom program yöneticisi Dr. Ordu Araştırma Ofisi (ARO), ABD Ordusu Savaş Yetenekleri Geliştirme Komutanlığı Ordu Araştırma Laboratuvarı'nın bir parçası.

Gelecekteki potansiyel ilerlemelerin, hassas sensörler ve yönlendirilmiş enerji sistemleri için azaltılmış ağırlık ve enerji talepleriyle yüksek verimli lazer uygulamaları içerdiğini açıkladı; ve 3 boyutlu entegre fotonik devreler veya optik imza yönetimi için hassas ışık kontrolü.

"Bu sonuç beni çok heyecanlandırdı çünkü ARO'nun Malzeme Tasarımı Programının ana hedefini harika bir şekilde gösteriyor – daha önce yapılması imkansız olan olağanüstü malzemeler oluşturmak için aşağıdan yukarıya doğru yolları açan yüksek riskli, yüksek ödüllü araştırmaları desteklemek."

NYU'da fizik alanında yüksek lisans öğrencisi John Gales ve daha önce NYU'da kimya alanında yüksek lisans öğrencisi olan Pennsylvania Üniversitesi'nde doktora sonrası araştırma yapan Zhe Gong'u da içeren ekip, şimdi bu koloidal elmasların nasıl kullanılabileceğini görmeye odaklanıyor pratik bir ortamda. Gelecekteki teknolojilerde yararlılıklarını kanıtlamak için optik dalga boylarını filtreleyebilen yeni yapılarını kullanarak zaten malzemeler yaratıyorlar.


Araştırmacılar koloidal küreleri fotonik kristaller halinde kendi kendilerine bir araya getirmek için koaksiyel


Daha fazla bilgi:
Mingxin He ve diğerleri, Kolloidal elmas, Doğa (2020). DOI: 10.1038 / s41586-020-2718-6

Tarafından sunulan
NYU Tandon Mühendislik Okulu


Alıntı:
Araştırmacılar kolloidal elmaslar oluşturmak için bir yöntem geliştiriyor (2020, 23 Eylül)
23 Eylül 2020 tarihinde alındı
https://phys.org/news/2020-09-method-colloidal-diamonds.html adresinden

Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amaçlı herhangi bir adil işlem dışında, hayır
bölümü yazılı izin alınmadan çoğaltılabilir. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sağlanmıştır.





Kaynak

admin

admin

Talebemektebi bir sevdanın hikayesi

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Translate »