Работая на уровне атомов, ученые Новой Зеландии и Австралии создали нечто неожиданное: крошечные металлические снежинки. Почему это не только красиво, но и важно? Потому что привлечение отдельных атомов к сотрудничеству ведет к революции в технике и технологиях с помощью наноматериалов. И да, создавать снежинки — это круто.
Наноразмерные структуры (нанометр составляет одну миллиардную часть метра или примерно в 50 000 раз меньше диаметра человеческого волоса) могут помочь в производстве электроники, сделать материалы прочнее и легче или способствовать очистке окружающей среды за счет связывания с токсинами.
Для создания металлических нанокристаллов новозеландские и австралийские ученые проводили эксперименты с галлием, мягким серебристым металлом, который используется в полупроводниках и обладает необычным свойством превращаться в жидкость при температуре немного выше комнатной. Результаты их работы были опубликованы в журнале Science.
Австралийская команда работала в лаборатории с никелем, медью, цинком, оловом, платиной, висмутом, серебром и алюминием. Металлы растворялись в галлии при высоких температурах. После охлаждения металлические кристаллы появлялись, а галлий оставался жидким.
Команда из Новой Зеландии, входящая в состав Института передовых материалов и нанотехнологий МакДиармида, национального центра передового опыта, провела моделирование молекулярной динамики, чтобы объяснить, почему кристаллы разной формы появляются из разных металлов.
Ученые показали, что взаимодействие между атомарными структурами различных металлов и жидким галлием приводит к появлению кристаллов различной формы. Кристаллы включали кубы, стержни, шестиугольные пластины и формы цинковых снежинок. Симметрия цинка с шестью ветвями, когда каждый атом окружен шестью соседями на эквивалентных расстояниях, объясняет форму снежинки.
В отличие от нисходящих подходов к формированию наноструктуры — путем вырезания материала — этот восходящий подход основан на самосборке атомов. Вот как природа создает наночастицы, и это менее расточительно и гораздо точнее, чем нисходящие методы. Авторы говорят, что исследование открыло новый, неизведанный путь для металлических наноструктур. Но давайте будем честны — в самом факте создания металлической снежинки тоже есть что-то очень крутое!
