نانومواد

همانند کردن سطوح ، درست در کسری از یک اتم

Replicating surfaces, right down to a fraction of an atom
اعتبار: دانشگاه ییل

توانایی تکثیر مواد در سطح اتمی توجه قابل توجه دانشمندان مواد را به خود جلب کرده است. با این حال ، فن آوری فعلی توسط تعدادی از عوامل محدود شده است. اودو شوارتز ، استاد مهندسی مکانیک و علوم مواد و کرسی گروه ، اخیراً دو مقاله در مورد تحقیقات منتشر کرده است که می تواند به طور قابل توجهی در مورد این زمینه در حال ظهور گشوده شود. روشهای وی شامل فرایندی است که می تواند ویژگیهای یک سطح را در جزئیات کمتر از ۱۰ میلیاردم متر یا قطر ۱/۲۰ اتم کمتر تکرار کند.

سطوح نانوساختار و نانو الگو یک جز integ جدایی ناپذیر در بسیاری از کاربردهای فناوری نانو است. روش چاپ نانو با کاربرد آسان و مقرون به صرفه ، پتانسیل زیادی برای کاربردهایی مانند ذخیره سازی اطلاعات با چگالی بالا ، دستگاه های فوتونیک ، هولوگرام ، تراشه های زیستی نانوسیال ، فیلتراسیون آب و الکترودهای سلول های سوختی دارد. با این حال ، به دلیل ساختارهای اتمی آن مواد ، دقت تکثیر در اکثر مواد محدود است.

در APL Materials ، شوارتز نشان می دهد هنگام کار با عینک فلزی ، تقریباً محدودیتی برای دقت در هنگام تکرار ویژگی های سطح وجود ندارد. در واقع ، سطح دقت به سطح زیر اتمی می رسد. نکته اصلی ساختار اتمی مواد است. بر خلاف مواد بلوری ، که دارای اتم هستند که بطور خاص چیده شده اند ، اتمها در لیوان مرتب می شوند بدون اصول نظم دوره ای محدود کننده.

“شوارتز گفت:” کریستال ها همیشه می خواهند اتم را در مکان های خاصی قرار دهند ، و اگر قالب شما با آن مطابقت نداشته باشد ، دیگر شانس ندارید.

اما عینک های فلزی دارای چنین اتم های سخت و مرتب نیستند و به آنها اجازه می دهد تا در مکان مورد نیاز خود تنظیم شوند. با گرم کردن شیشه ، محققان توانستند انسجام داخلی مواد را به اندازه کافی تضعیف کنند تا بتوانند اتم ها را به همان روشی که لازم است با دقت تقریباً کامل حرکت دهند.

“او گفت ، برای اولین بار ، ما ثابت کردیم که هر ساختاری دارید ، می توانید آن را تکرار کنید – شیشه فلزی به درستی با آن مطابقت دارد.” “شما می توانید این کار را بدون هیچ محدودیتی در دقت انجام دهید.”

این بدان معناست که آنها می توانند بستر ایده آلی برای پیشرفت تحقیقات در مطالعه بنیادی ساختار ، تغییر شکل و انتقال فاز عینک و همچنین امکان استفاده از برنامه های جدید در زمینه هایی که از عملکرد سطح از طریق توپوگرافی استفاده می کنند ، فراهم کنند.

از نویسندگان مقاله APL Materials که این مجله به عنوان “مقاله ویژه” تبلیغ می کند ، چائو ژو ، آمیت داتیه ، ژنگ چن ، جورج اچ سیمون ، شینژه وانگ و جان شرورها

در مقاله دوم ، در مقاله ها و رابط های کاربردی ACS ، شوارتز همچنین به بررسی نانو ساخت شیشه های فلزی فله می پردازد ، اما با رویکردی متفاوت.

برای آن مطالعه ، که توسط مجله “انتخاب ویرایشگر” دریافت شد ، شوارتز روشی مبتنی بر پاشش مگنترون ایجاد کرد. در پاشش مگنتون ، یون های گاز ، به طور معمول آرگون ، در حال برخورد با یک “هدف” هستند و در نتیجه فرآیند ، اتم های هدف را بیرون می کشند. سپس اتم های خارج شده از خلأ عبور می کنند تا در نهایت به لایه ای برسند که روی آن فیلم تشکیل می دهند. با توجه به طیف گسترده ای از آلیاژهایی که می توانند به عنوان اهداف مورد استفاده قرار گیرند و نواحی بستر وسیعی که می توانند پوشانده شوند ، این روش جعبه ابزاری بزرگ را برای محققان فراهم می کند تا بتوانند از نظر اندازه ، شکل و ماهیت بسیار متنوع ، یک ماده شیمیایی سطحی مورد نظر را انتخاب کنند. از الگوی سطح و قالبهایی که می توان استفاده کرد. شوارتز گفت که می تواند به طور م effectivelyثر تکرار در مقیاس اتمی را از “کنجکاوی علمی” به ابزاری برای تولید نانو که به طور گسترده استفاده می شود ، ارتقا دهد.

در طی فرایند تکثیر ، درجه بالایی از دقت تا حدودی بر اساس روش پاشیدن است ، اما همچنین به طور قطعی بر این واقعیت است که آلیاژهای مورد استفاده برای پاشیدن فیلم ها متبلور نیستند. به همین دلیل ، هیچ محدودیتی در ابعاد فیلمهایی که سعی در ایجاد نظم کریستالی دارند وجود ندارد.

“این نشان می دهد که ما می توانیم ساختارهای سطحی را تا زیر آنگستروم [کمتر از یک ۱۰ میلیاردیمم متر] در مقیاس بزرگ تکرار کنیم ، و این ممکن است راه را برای استفاده از این مواد در مقیاس بزرگ برای تولید باز کند. از قطعه های کار واقعی و با قیمت های مقرون به صرفه ، “او گفت.

از آنجا که فقط مقادیر کمیاب از مواد مورد نیاز است ، رویکرد جدید اقتصادی است. همچنین برای آلیاژهای گسترده ای قابل استفاده است ، در نوع قالب های قابل انعطاف قابل انعطاف است و به راحتی مقیاس می شود. از کاربردهای بالقوه این رویکرد جدید می توان به تولید نانوسیم ها و نانولوله ها برای کاربردهای نانو الکترونیک اشاره کرد.


مایع دارای ساختار ، که ممکن است برای درک شیشه فلزی کلیدی باشد


اطلاعات بیشتر:
ژنگ چن و همکاران چاپ مقیاس اتمی با استفاده از رسوب دهی فیلم های فلزی آمورف ، مواد و رابط های کاربردی ACS (۲۰۲۰). DOI: 10.1021 / acsami.0c14982

تهیه شده توسط
دانشگاه ییل

استناد :
تکرار سطوح ، دقیقاً پایین به کسری از یک اتم (۲۰۲۰ ، ۳۰ نوامبر)
بازیابی شده در ۷ دسامبر ۲۰۲۰
از https://phys.org/news/2020-11-replicating-surfaces-faction-atom.html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. جدا از هرگونه معامله عادلانه به منظور مطالعه خصوصی یا تحقیق ، هیچ
نسخه ممکن است بدون اجازه کتبی تولید شود. محتوای مذکور فقط به هدف اطلاع رسانی ایجاد شده است.

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا