Teadlased tõmbavad "nikkristallid vedelas tilkes olevasse tahkisesse olekusse - ja tagasi

Veepinnal liikuv tuletikk (Aprill 2019).

Anonim

Ameerika Ühendriikide energeetikaministeeriumi Lawrence Berkeley riikliku labori (Berkeley Lab) juhitud teadlaste meeskond leidis viisi, kuidas muuta likviidne riik käituda rohkem kui kindel, ja seejärel protsessi pöörata.

Nad panid raua oksiid-nanokristallide sisaldava vedeliku tilgakoguse õlise vedelikku, mis sisaldab väikseid polümeerseid ahelaid.

Nad leidsid, et tilgas sisalduv keemiline lisand võib konkureerida vedelate ristumiskohtadega polümeeriga sarnasel pisikesel sõrmejäljel nanoosakestest.

Nad suutsid siinkohal kokku pandud nanoosakesi moondada, tegutseda nagu tahket ainet, seejärel eemaldada ja naasta vedelas olekus polümeeri ja lisaaine konkurentsivõimelise tõukejõu toimel.

"Võime vaheldumisi need kinni jäänud ja mittekommitavate riikide vahel avaldab mõju kogu vedelate elektroonikaseadmete arendamisele ning rakkudele suhtlemisele ja rakufunktsioonide kontrollimisele, " ütles Berkeley Labi materjalide ja divisjoni Tom Russell, kes juhtis uuringu Brett Helmsiga, Berkeley Labi Molekulaarvalamistöö laboriteadlane. Molecular Foundry on teadusuuringute nanoteaduste alal spetsialiseerunud DOE Office of Science Facility.

"Oleme võimelised neid piiskusid jälgima, et neid faasi teisendusi realiseerida, " sõnas Helms. "Nähes on uskumine. Vaadeldes 2-D vedeliku ja 2-D tahkete mehaanilisi omadusi." Tulemused avaldati Internetis 3. augustil Science Evances.

Nad vaatasid seda liikumist kahe riigi vahel, lihtsalt vaadates muutusi piiskade kujus. Muudatused annavad teavet piiskade pinna pingetest, nagu näiteks täispuhutava õhupalli pinna vaatlemine.

Nad kasutasid aatomi jõu mikroskoopi, mis toimib nagu väike pleieriotsak, et liikuda piiskade pinnale mehhaaniliste omaduste mõõtmiseks.

Viimane uurimus põhineb Russelli ja Helmsi varasematel uurimistööl, külalistel teadlastel ja teistel Berkeley Labi Materjalide Ja Divisjonil ning Molecular Foundry'il, et skulptuureerida kompleksseid kõiki vedelikke 3-D struktuure süstides niidid vette silikoonõlisse.

Kuigi vedelate seisundite muutmine tahketesse olekutesse tähendab tavaliselt temperatuuri muutusi, viitasid selles viimases uuringus teadlased keemilise ühendi, mida nimetatakse ligandiks ja mis seob täpselt nanoosakeste pinda.

"Me ei näidanud mitte ainult seda, et me võime võtta neid 2-D materjale ja läbida see üleminek tahkest vedelikust, vaid ka kontrollida kiirust, milles see toimub ligandi kasutamisel määratletud kontsentratsioonil, " ütles Helms.

Ligandi kõrgemates kontsentratsioonides leevendas nanokristallide komplekt kiiremini kinnijäänud olekusse seatud olekusse.

Uurijad leidsid, et nad võivad manipuleerida õlilahuses olevate vedela tilgakomponentidega, kasutades magnetvälja - välja võib deformeeruda piisk, näiteks meelitada rauda sisaldavaid nanokristalle ja muuta piiskade pinnale pinget.

Helms ütles öelda, et selliste vedelate süsteemide juhtimise uute meetodite leidmine võiks olla kasulik elavate süsteemidega suhtlemiseks, nagu rakud või bakterid.

"Põhimõtteliselt võiksite suhelda nendega - liigutage neid, kuhu soovite, et minna, või suunake neile elektronid või ioone, " ütles Russell. "Võimalus sellele juurde pääseda lihtsate sisenditega on selle väärtus."

Uuring on väärtuslik ka nanokristallide põhiliste keemiliste ja mehaaniliste omaduste näitamisel.

Helms märkis, et viimase uuringu lihtsus peaks aitama teistel õppida ja teadustööle tugineda. "Me ei kasutanud siin midagi keerukat. Meie eesmärgiks on näidata, et keegi saab seda teha. See annab nutikate ülevaate nanokeskkonda liideste kohta. Samuti näitab see, et keemilisi süsteeme saab kujundada kohandatud struktuuride ja omadustega ajapiirkonnas samuti ruumivaldkonnas. "

Russell märkis, et tulevased uuringud võiksid keskenduda bioloogiliste rakenduste vedelate struktuuride või energiatarbimise 2-D materjalides vedelate struktuuride miniaturustamisele.

"Selle töö ilu on nanoskaalaelementide manipuleerimine, vaid miljardikpikkus tolli suurusest, suuremateks konstruktsioonideks, mis reageerivad ja kohaneda nende keskkonna või konkreetsete vallandumistega, " ütles ta.

menu
menu