Завораживающее зрелище — ученые смогли впервые пронаблюдать процесс формирования нанокристаллов

Исследователи впервые наблюдали самосборку наночастиц в твердые материалы. Захватывающие видеоролики показывают, как частицы падают каскадом, кувыркаются и скользят, в конечном итоге образуя характерные слои кристалла.

Завораживающее зрелище — ученые смогли впервые пронаблюдать процесс формирования нанокристаллов

Большинству людей знакомы кристаллы в форме соли, сахара, снежинок и сверкающих драгоценных камней, таких как бриллианты. Хотя кристаллизация является повсеместным явлением, то, как именно образуются кристаллы, остается загадкой. Строительные блоки — атомы, молекулы или ионы — из которых состоят кристаллические материалы, очень упорядочены, образуя решетки из равноотстоящих друг от друга строительных блоков. Затем эти решетки накладываются друг на друга, образуя трехмерный твердый материал.

До сих пор исследователи изучали кристаллизацию, исследуя гораздо более крупные частицы, называемые коллоидами. Но наблюдение за тем, как коллоиды самоорганизуются в кристаллы, не дало понимания того, как ведут себя атомы. В то время как кристаллы имеют плоские, однородные поверхности, кристаллические структуры, сделанные из коллоидов микронного размера, имеют тенденцию принимать неоднородные, шероховатые поверхности.

Чтобы получить более глубокое представление о процессе кристаллизации, группа ученых обратилась к наночастицам. Недавние достижения в улучшении жидкофазной ПЭМ позволили наблюдать за наночастицами в режиме реального времени по мере того, как они образуют твердые материалы. Команда потратила годы на оптимизацию процесса, чтобы электронный луч мог видеть частицы, не повреждая их. В новом исследовании исследователи использовали наночастицы различной формы — кубы, сферы и кубы с выемками — чтобы изучить, как форма влияет на поведение. Результаты их работы были опубликованы в журнале Nature Nanotechnology.

Завораживающее зрелище — ученые смогли впервые пронаблюдать процесс формирования нанокристаллов

Источник: Erik Luijten и Qian Chen.

Процесс самосборки кристалла из наночастиц.

Исследователи впервые визуализировали формирование кристаллов с помощью продвинутого компьютерного моделирования. Затем они провели эксперименты с жидкофазным ПЭМ, чтобы наблюдать за самосборкой наночастиц в режиме реального времени. В экспериментах исследователи заметили, что частицы сталкиваются друг с другом, слипаясь, образуя слои. Затем для формирования послойной кристаллической структуры частицы сначала формировали горизонтальный слой, а затем укладывались вертикально. Иногда, слипшись друг с другом, частицы ненадолго отрываются и падают на слой ниже.

В исследовании использовалась недавно оптимизированная форма жидкофазной просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), чтобы получить беспрецедентное понимание процесса самосборки. До этой работы исследователи использовали микроскопию, чтобы наблюдать, как коллоиды микронного размера, которые в 10-100 раз больше, чем наночастицы, самособираются в кристаллы. Они также использовали рентгеновскую кристаллографию или электронную микроскопию для визуализации отдельных слоев атомов в кристаллической решетке.

Жидкофазное ПЭМ видео послойного роста кристалла с гладкой поверхностью из золотых вогнутых нанокубов. Поверхностные частицы на растущем кристалле отслеживаются (центральные положения перекрываются желтыми точками).

Читайте также

Учёные научились передавать запахи через интернет с помощью искусственного интеллекта

Учёные научились передавать запахи через интернет с помощью искусственного интеллекта

Российский композит ускорит регенерацию тканей

Российский композит ускорит регенерацию тканей

Петербургские ученые придумали «мосты» между разными поколениями техники

Петербургские ученые придумали «мосты» между разными поколениями техники

МАИ разработал технологию облегчения самолетов на 25%

МАИ разработал технологию облегчения самолетов на 25%

Ошибка в цифровых сертификатах поставила под угрозу безопасность миллионов устройств

Ошибка в цифровых сертификатах поставила под угрозу безопасность миллионов устройств

ИИ OpenAI обнаружил критические уязвимости в PHP, угрожавшие миллионам сайтов

ИИ OpenAI обнаружил критические уязвимости в PHP, угрожавшие миллионам сайтов

Nvidia показала крошечных роботов-уток, которые ходят, делают сальто и падают на сцене

Nvidia показала крошечных роботов-уток, которые ходят, делают сальто и падают на сцене

Учёные раскрыли один из главных секретов высокотемпературной сверхпроводимости

Учёные раскрыли один из главных секретов высокотемпературной сверхпроводимости

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Комета Галлея возвращается: почему её появление в 1986 году разочаровало миллионы людей и чего ждать в 2061-м

Комета Галлея возвращается: почему её появление в 1986 году разочаровало миллионы людей и чего ждать в 2061-м

Почему электромобилям не нужна коробка передач — и зачем Porsche все-таки ее использует?

Почему электромобилям не нужна коробка передач — и зачем Porsche все-таки ее использует?

Почему ржавеет нержавейка?

Почему ржавеет нержавейка?

«Быстро поднятое упавшим не считается»: почему это ненаучно?

«Быстро поднятое упавшим не считается»: почему это ненаучно?

vivo S70 получит перископическую камеру на 64 Мп и поддержку телеконвертера

vivo S70 получит перископическую камеру на 64 Мп и поддержку телеконвертера

NASA раскрыло финальный план миссии Artemis III: три ракеты и два лунных корабля

NASA раскрыло финальный план миссии Artemis III: три ракеты и два лунных корабля