Makabagong bagong isang yugto na proseso ng paglikha ng mga self-assemble na metamaterial

Pinag-aaralan ang isang materyal na manipis na pelikula na tinatawag na strontium strontium (SrSnO3), napansin ng mga mananaliksik sa University of Minnesota ang kamangha-manghang pagbuo ng mga imahe ng chess sa isang nanoscale, katulad ng mga istrukturang ginawa sa mga mamahaling proseso ng multistage. Ipinapakita ng kanilang mga resulta ang totoong posibilidad ng pagdidisenyo ng gayong mga istrukturang natipon sa sarili na may malawak na aplikasyon sa mga materyales para sa mga electronics at optical device. May-akda: Jalan Group, University of Minnesota

Ang isang pangkat na pinangunahan ng mga mananaliksik mula sa mga kambal na lungsod sa University of Minnesota ay natuklasan ang isang pangunguna na isang-hakbang na proseso para sa paglikha ng mga materyales na may natatanging mga katangian na tinawag na metamaterial. Ang kanilang mga resulta ay nagpapakita ng isang makatotohanang posibilidad ng pagdidisenyo ng naturang mga istrukturang naka-assemble ng sarili na may potensyal na lumikha ng mga nanosucture na “mag-order” para sa malawak na aplikasyon sa mga electronics at optical instrument.

Ang pag-aaral ay na-publish at nai-post sa pabalat Nano sulat, isang peer-review na pang-agham na journal na inilathala ng American Chemical Society.

Sa pangkalahatan, ang mga metamaterial ay mga materyal na ginawa sa laboratoryo upang magbigay ng ilang mga pisikal, kemikal, elektrikal at pang-optikal na katangian, kung hindi man ay hindi sila matatagpuan sa mga likas na materyales. Ang mga materyal na ito ay maaaring magtaglay ng mga natatanging katangian na ginagawang perpekto para sa iba’t ibang mga gawain: mula sa mga optikal na filter at mga aparatong medikal hanggang sa mga soundproofing at pagsubaybay sa imprastraktura. Kadalasan, ang mga materyal na nanoscale na ito ay mahirap gawin sa mga dalubhasang malinis na silid para sa mga araw at linggo sa isang multi-yugto na proseso ng paggawa.

Bilang bahagi ng bagong pag-aaral na ito, pinag-aralan ng koponan ng University of Minnesota ang isang materyal na manipis na film na tinatawag na strontium strontium o SrSnO3. Sa panahon ng kanilang pagsasaliksik, napansin nila ang kamangha-manghang pagbuo ng mga pattern ng chess sa isang nanoscale, katulad ng mga istrukturang metamaterial na ginawa sa isang mamahaling proseso ng multi-step.

“Sa una ay naisip namin na dapat itong isang pagkakamali, ngunit napagtanto na ang pana-panahong sample ay isang halo ng dalawang yugto ng parehong materyal na may iba’t ibang mga istrakturang kristal,” sabi ni Bharat Jalan, isang nakatatandang may-akda ng pag-aaral at dalubhasang pagbubuo ng materyal na ay ang Kagawaran ng Shell Department of Chemical Engineering at Materials Science sa University of Minnesota. “Matapos kumunsulta sa mga kasamahan mula sa University of Minnesota, University of Georgia at University of New York City, napagtanto namin na marahil ay natuklasan namin ang isang bagay na napaka espesyal na maaaring magkaroon ng maraming natatanging aplikasyon.”

Kusang inayos ang materyal sa isang nakaayos na istraktura, na nag-iiba mula sa isang yugto patungo sa isa pa. Sa panahon ng tinatawag na “first-order struktural phase transition” na proseso, ang materyal ay napunta sa isang halo-halong yugto kung saan ang ilang bahagi ng system ay nakumpleto ang paglipat at ang iba pa ay hindi.

“Ang mga pana-panahong sample ng nanoscale na ito ay isang direktang kinahinatnan ng unang-order na yugto ng paglipat sa materyal na ito,” sabi ni Richard James, isang propesor ng aerospace engineering at mekanika sa University of Minnesota, kapwa may-akda ng pag-aaral at Pinarangarang Propesor sa McNight University. “Sa kauna-unahang pagkakataon, ang aming trabaho ay magbubukas ng maraming mga posibilidad para sa paggamit ng nababaligtad na mga pagbabago sa yugto ng istruktura na may mga nanoelectronic at photonic system.”

Sa katunayan, ipinakita ng koponan ang proseso ng una, na binuo ng sarili, napapasadyang nanostructure upang lumikha ng mga metamaterial sa isang hakbang lamang. Nagawang ayusin ng mga mananaliksik ang kakayahang itago ang pag-aari ng singil sa kuryente sa isang solong pelikula gamit ang temperatura at haba ng daluyong ng laser. Mabisa nilang nilikha ang isang variable na photonic crystal na may 99 porsyento na kahusayan.

Ang paggamit ng mga microscope ng electron na may mataas na resolusyon, nakumpirma ng mga mananaliksik ang natatanging istraktura ng materyal.

“Napansin namin na ang mga hangganan sa pagitan ng mga Crystallographic phase na ito ay mahigpit na tinukoy sa isang scale ng atomic, na tipikal ng proseso ng self-assembling,” sabi ni Propesor Andre Mhoyan, kapwa may-akda ng pag-aaral, isang dalubhasa sa modernong electron microscopy at Ray D. at Mary T. Johnson / Mayon. Kagawaran ng Plastics sa Kagawaran ng Chemical Engineering at Agham ng Materyales, Unibersidad ng Minnesota.

Ngayon ang mga mananaliksik ay naghahanap ng mga pagkakataon upang matuklasan ang mga ito sa mga aparatong optikal at elektronik.

“Kapag sinimulan namin ang pag-aaral na ito, hindi namin naisip ang tungkol sa mga suplemento. Hinimok tayo ng isang pangunahing pag-aaral ng pisika ng materyal, “sinabi ni Jalan. “Ngayon bigla na lamang tayong nagbukas ng isang bagong bagong larangan ng pagsasaliksik, na hinihimok ng posibilidad ng maraming mga bago at kapanapanabik na mga aplikasyon na umuusbong.”

Sanggunian: “Pinagsama-sama ng mga pana-panahong nanostruktura na gumagamit ng mga pagbabago sa yugto ng martensitiko” Abkhinova Prakash, Tianti Wang, Ashley Buchek, Tristan K. Truttman, Alireza Fali, Michele Kotrufa, Hwanghui Yun, Jong Wu Kim, Philip J. Ryan, K. Andre Mhoyan, Andrea Alu, Johannes Abate, Richard D. James at Bharat Jalan, Disyembre 2, 2020, Nano sulat.
DOI: 10.1021 / acs.nanolett.0c03708

Bilang karagdagan sa Jalan, kasama sa koponan ang mga mananaliksik mula sa University of Minnesota Abhinau Prakash, Ashley Buchek, Tianti Wang, Tristan K. Trutman, Hwanghui Yun, K. Andre Mkhoyan at Richard James; Ang mga mananaliksik sa University of Georgia na sina Alireza Fali at Johannes Abate; Ang mga mananaliksik sa New York City University na sina Michele Cotruff at Andrea Alu; at mga mananaliksik ng Argon National Laboratory na sina Chen Wu Kim at Philip J. Ryan.

Ang pananaliksik ay pangunahing pinondohan ng National Science Foundation (NSF) at ng Air Force Research Office (AFOSR) na may karagdagang suporta mula sa University of Minnesota Environmental Institute, ang Norwegian Centennial Chair Program at dalawang Vannevar Bush faculty fellowship. Ang gawain sa University of Minnesota sa paglalarawan ng mga manipis na pelikula ay suportado ng Kagawaran ng Enerhiya ng Estados Unidos. Ang mga bahagi ng pagsasaliksik ay isinasagawa sa Minnesota Nano Center at ang Characteristics Scheme sa University of Minnesota, na bahagyang pinondohan ng National Science Foundation. Ang karagdagang trabaho ay nakumpleto sa Advanced Photon Source, isang pasadyang bureau ng agham na nagpapatakbo sa ilalim ng Kagawaran ng Enerhiya ng National Argon Laboratory ng Kagawaran ng Enerhiya ng Estados Unidos.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Pagkuha ng Impormasyon sa Kasaysayan ng Neanderthal na Populasyon Gamit ang Sinaunang Nuclear DNA Mula sa Mga Ciment Sediment

Gallery sa lugar ng yungib ng mga estatwa sa hilagang Espanya. Kredito: Javier Trueba - Madrid Scientific Films Ang Mitochondrial DNA ng mga archaic...

Kung Paano Maaaring Lumaki ang Iba Pang Mga Karamdaman na Fungi Sa Maliit na Puwang

Ang isang pangkat na pinangunahan ng Tsukuba University ay natagpuan ang isang makabuluhang pagkakaiba na nagpapaliwanag kung bakit ang ilang mga species ng fungi...

Para sa Mga Tatanggap ng Transplant, Isang Pangatlong Dosis ng Bakuna sa COVID Maaaring Mag-alok ng Mas mahusay na Proteksyon

Ipinakita ng mga mananaliksik sa Johns Hopkins Medicine na tatlong dosis ng bakuna laban sa SARS-CoV-2-ang virus na sanhi ng pagtaas ng antas ng...

Ang mga sigla ng usok na nasa daang siglo na napanatili sa niyebe ay nagbubunyag ng isang maalab na nakaraan – at ang hinaharap...

Inisyu ni Harvard John a. Paulson School of Engineering at Applied Science Hunyo 18, 2021 Ang usok mula sa mga wildfires na gawa ng tao...

Inihanda ng NASA ang “Moonikin” na kumander para sa Artemis 1 lunar na misyon

Sa larawang ito, sinusubukan ng mga inhinyero ang isang pagsubok na panginginig ng boses sa upuan ng Orion at ang Chemini Space Center -...

Newsletter

Subscribe to stay updated.