Mokslininkai "išspaudžia" nanokristalus skystoje lašelėje į kietą formą - ir vėl

Top 10 Faktai - Mokslininkai (Birželis 2019).

Anonim

"Lawrence Berkeley National Laboratory" (Berkeley Lab) JAV energetikos departamento mokslininkai vadovavo mokslui, kuris atrado būdą, kad skysti panaši valstybė elgtųsi kaip tvirta, o tada procesą pakeistų.

Jie įdedė skysčio, kuriame yra geležies oksido nanokristalų, lašeliu į riebų skystį, kuriame yra nedideli polimero grandinės.

Jie nustatė, kad lašeliuose esantis cheminis priedas gali konkuruoti su polimeru, panašiu į nedidelį karo ant nano dalelių sukabinimą, kai skysčiai susikerta.

Jie sugebėdavo namo daleles sumaišyti su džemu, todėl jis veikė kaip kieta medžiaga, o po to atsigręžia ir grįžta į skystą pavidalo būklę konkurenciniu polimero ir jo priedo veikimu.

"Gebėjimas judėti tarp šių įstrigusių ir nepakartojamų būsenų turi įtakos visiškos elektroninės įrangos kūrimui, bendravimui su ląstelėmis ir korinio ryšio funkcijų valdymu", - teigė Tomskas Russellas iš Berkeley Lab's Materials Sciences Division, kuris kartu su Brett Helms, mokslinis darbuotojas Berkeley laboratorijoje "Molekulinė liejykla". Molekulinė liejykla yra DOE biuro mokslų naudotojo priemonė, kuri specializuojasi nanomokslų mokslinių tyrimų srityje.

"Mes galėjome žiūrėti į šias lašelius, kad atliktume šias fazes transformacijas realiu laiku", - sakė Helmsas. "Matome, tikime. Mes pažvelgime į 2-D skystos ir 2-D kietosios medžiagos mechanines savybes". Rezultatai buvo paskelbti 2009 m. Rugpjūčio 3 d. " Science Advances".

Jie stebėjo šį judėjimą tarp dviejų valstybių tiesiog žiūrėdami į lašelių formos pokyčius. Pakeitimai pateikia informaciją apie įtempimą ant lašelio paviršiaus, pvz., Stebint pripučiamo ar defliacinio baliono paviršių.

Jie panaudojo atominį jėgos mikroskopą, kuris veikia kaip mažoji grotuvo adata, perkelianti per lašelio paviršių, kad būtų galima išmatuoti jo mechanines savybes.

Naujausias tyrimas pagrįstas ankstesniais Russellio ir Helmso, lankančių mokslininkų ir kitų Berkeley Lab medžiagų medžiagų skyriuje atliktais ir "Molecular Founding" atliktais tyrimais, siekiant išskaidyti kompleksines, visas skysčio 3-D struktūras, injekuojant vandens siūlus į silikono alyvą.

Keičiant skystų būsenų į kietąsias būsenas paprastai yra susiję su temperatūros pokyčiais, šiame naujausiame tyrime tyrėjai vietoje to įvedė cheminį junginį, vadinamą ligandu, kuris tiksliai susieja su nanodalelių paviršiumi.

"Mes įrodėme ne tik tai, kad galime vartoti šias 2-D medžiagas ir pereiti nuo kietos į skystį, bet ir kontroliuoti, kaip tai vyksta naudojant ligandą nustatytoje koncentracijoje", - sakė Helmsas.

Esant didesnėms ligandų koncentracijoms, nanokristalų sąranka susilpnėjo greičiau nuo įstrigę būsenos į nepakartojamą būseną.

Tyrėjai taip pat nustatė, kad jie gali manipuliuoti aliejaus tirpale esančių skysčių lašelių savybėmis, taikydami magnetinį lauką - laukas gali deformuoti lašelį, pavyzdžiui, pritraukiant geležies turinčius nanokristalius ir pakeisti įtempimą ant lašelių paviršiaus.

Pasak Helmso, sakė Helmsas, pavyzdžiui, ląstelės ar bakterijos, ieškant naujų būdų kontroliuoti tokias visų skystų sistemų gali būti naudinga bendrauti su gyvenimo sistemomis.

"Iš esmės tu gali turėti galimybę bendrauti su jais - perkelti juos ten, kur norite, kad jie eitų, arba perkelti joms elektronus ar jonus", - sakė Russellas. "Galimybė prieiti prie jo paprastais įėjimais yra tai vertybė".

Tyrimas taip pat naudingas norint parodyti pagrindines chemines ir mechanines savybes patys nanokristalai.

Helmsas pažymėjo, kad naujausio tyrimo paprastumas turėtų padėti kitiems mokytis iš mokslinių tyrimų ir juos remtis. "Mes nenaudojome nieko sudėtingo čia. Mūsų tikslas yra parodyti, kad kas nors tai gali tai padaryti. Tai suteikia protingą supratimą apie nanochemiją sąsajose. Tai taip pat parodo, kad cheminės sistemos gali būti suprojektuotos pritaikytomis struktūromis ir savybėmis laiko srityje, kaip taip pat erdvės srityje. "

Tolesniuose tyrimuose gali būti sutelktas dėmesys į tai, kaip mažinti biologinių procesų skysčių struktūras ir 2-D medžiagų naudojimą energijai, - pažymėjo Russellas.

"Šis darbas yra grožis manipuliuojant nanometrinius elementus, tik milijardus colio dydžio, į didesnes konstrukcijas, kurios reaguoja ir prisitaiko prie savo aplinkos ar tam tikrų veiksnių", - sakė jis.

menu
menu