Крошечные металлические снежинки демонстрируют новые возможности для нанотехнологий
Ученые вырастили крошечные металлические снежинки, кубы, стержни и другие формы объектов необычным способом. Нанокристаллы, образующиеся как снег из жидкого металла, продемонстрировали интригующий новый потенциальный метод изготовления наноразмерных структур.
Исследователи провели серию экспериментов с галлием, металлом с низкой температурой плавления чуть ниже 30 °C, сжижая его.
Они изготавливали сплавы, смешивая галлий с другими металлами, такими как цинк, никель, медь, олово, платина, висмут, серебро и алюминий, и наблюдали за динамикой образующихся кристаллов.
Металлы смешивали при высоких температурах, поэтому оба металла находились в жидкой форме, затем сплав охлаждали до такой степени, что вторичный металл становился твердым, а галлий оставался жидким.
Это приводило к тому, что твердый металл выпадал в осадок из жидкого галлия и кристаллизовался в различные формы, в зависимости от металла. Сюда входили кубы, стержни, октаэдры, шестиугольные и прямоугольные пластины.
Но самым странным было поведение цинка, образующего фрактальные структуры, напоминающие снежинки.
При ближайшем рассмотрении исследователи обнаружили, что специфические атомные взаимодействия между галлием и различными металлами привели к формированию разных форм кристаллов. В случае цинка, например, каждый атом был окружен шестью соседями по образцу, напоминающему снежинку.
Как бы интересно это ни было, дело не только в том, чтобы делать крошечные металлические снежинки ради удовольствия.
Ученые говорят, что такую технику можно использовать для создания наночастиц различной формы для использования в электронике или производстве материалов.
«В отличие от нисходящих подходов к формированию наноструктуры — путем вырезания материала — восходящий подход основан на самосборке атомов», — говорит профессор Никола Гастон, автор исследования.
«Вот как природа создает наночастицы, и это менее расточительно и гораздо точнее, чем нисходящие методы. А еще есть что-то очень крутое в создании металлической снежинки!»
Исследование было опубликовано в журнале Science.