Kendi kendine monte edilmiş metamalzemeler oluşturmak için yenilikçi yeni tek adımlı süreç hakkında neler biliyoruz?

Minnesota İkiz Şehirler Üniversitesi araştırmacıları tarafından yönetilen bir ekip, metamalzemeler adı verilen benzersiz özelliklere sahip malzemeler oluşturmak için çığır açan bir tek adımlı süreç keşfetti. Sonuçları, elektronik ve optik sistemlerde geniş uygulama için “isteğe bağlı” nanoyapılar oluşturma yeteneği ile benzer kendi kendine monte yapılar tasarlamagerçekçi bir olasılık göstermektedir.

Araştırma, American Chemical Society tarafından yayınlanan hakemli bir bilimsel dergi olan Nano Letters’ın kapağında yayınlandı ve sunuldu.

Genel olarak, metayller laboratuvarda belirli fiziksel, kimyasal, elektriksel ve görsel özellikler sağlamak için üretilen malzemelerdir, aksi takdirde doğal malzemelerde bulunması imkansızdır. Bu malzemeler, optik filtrelerden tıbbi cihazlara, uçak ses yalıtımı ve altyapı izlemelerine kadar çeşitli uygulamalar için ideal hale getiren benzersiz özelliklere sahip olabilir. Genellikle bu nano ölçekli malzemeler dikkatle çok adımlı bir üretim sürecinde gün ve hafta boyunca özel bir temiz oda ortamında üretilmektedir.

Bu yeni araştırmada, Minnesota Üniversitesi ekibi stronsiyum stannote veya SrSnO3 adlı ince bir film malzemesi üzerinde çalışıyordu. Araştırmasırasında, pahalı, çok aşamalı bir süreçte inşa edilen metamalzeme yapılara benzer bir nano ölçekte satranç tahtası desenlerinin inanılmaz oluşumunu gözlemlediler.

Çalışmanın kıdemli yazarı ve Minnesota Üniversitesi Kimya Mühendisliği ve Malzeme Bilimi Bölümü’nde Shell Başkanı olan malzeme kompozisyonu uzmanı Bharat Jalan, “İlk başta bunun bir hata olduğunu düşündük, ancak kısa süre sonra standart derginin aynı malzemenin farklı kristal yapılarla iki evresinin bir karışımı olduğunu fark ettik.” dedi. “Minnesota Üniversitesi, Georgia Üniversitesi ve New York City Üniversitesi’ndeki meslektaşlarımızla görüştükten sonra, potansiyel olarak bazı benzersiz uygulamalara sahip olabilecek çok özel bir şey keşfetmiş olabileceğimizi fark ettik.”

Malzeme kendiliğinden bir fazdan diğerine değişti gibi düzenli bir yapı ya da düzenlenmiştir. “Birinci sınıf yapısal aşamaya geçiş” işlemi sırasında, malzeme sistemin bazı bölümlerinin geçişi tamamladığı ve diğerlerinin tamamyapmadığı karışık bir aşamaya aktarıldı.

“Bu periyodik nanoölçekli modeller bu malzemebirinci sınıf yapısal geçiş aşamasının doğrudan sonucudur,” University of Minnesota havacılık ve mühendislik profesörü Richard James, çalışmanın eş-yazar ve seçkin bir McKnight Üniversitesi profesörü söyledi. “İlk defa, çalışmalarımız nanoelektronik ve fotonik sistemlerle geri dönüşümlü faz yapısal dönüşümlerinin kullanımına olanak sağlıyor.”

Aslında, ekip tek bir adımda metamalzemeler oluşturmak için ilk, kendi kendine monte parçalanabilir nanodans için bir süreç gösterdi. Araştırmacılar lazer sıcaklığı ve dalga boyu kullanarak tek bir film içinde elektrik yükü özelliği depolamak için yeteneği koordine başardık. Onlar etkili bir değişken kristal fotonik malzeme% 99 verimlilik ile oluşturdu.

Araştırmacılar, yüksek çözünürlüklü elektronik mikroskoplar kullanarak malzemenin benzersiz yapısını doğruladı.

“Biz bu kristalografik aşamaları arasındaki sınırları aniden atomik ölçekte kurulmuş olduğunu gözlemledik, hangi kendini monte süreci için önemli olan,” Profesör Andre Mkhoyan, çalışmanın ortak yazar, ileri elektronik mikroskopi konusunda uzman ve D-Ray plastik sandalye ve Mary T. Johnson / Mayon Bölümü Kimya Mühendisliği ve Malzeme Bilimi Minnesota Üniversitesi’nde söyledi.

Araştırmacılar şimdi optik ve elektronik cihazlarda keşif için gelecekteki uygulamalar arıyoruz.

“Bu araştırmaya başladığımızda, bu uygulamaları hiç düşünmedik. Malzemenin fiziğinin temel çalışmasıyla yönetiliyorduk.” dedi. “Şimdi, aniden, birçok yeni ve heyecan verici uygulama olasılığı tarafından yönlendirilen, araştırma yepyeni bir alan açmış gibi görünüyor.”