Ученые из Стэндфордского университета, исследуя поведение нанокристаллов при высокой температуре, выяснили, что они образуют сверхпрочную решетку, которая может стать прорывом в материаловедении.
Ученые из Национальной ускорительной лаборатории SLAC (Стэндфордского центра линейного ускорителя) министерства энергетики США и Стэнфордского университета сделали случайное открытие, которое может стать прорывом в материаловедении, когда с помощью рентгеновского синхрофазотрона SLAC наблюдали за синтезом крошечных нанокристаллов. Они заметили, что при определенных условиях эти искусственно созданные атомы могут быстро образовывать сверхрешетчатые наноструктуры.
Находка ученых открывает возможности для создания новых материалов с уникальными, специально настроенными свойствами, которые можно использовать в магнитных накопителях, улучшенных версиях солнечных батарей, оптоэлектронике, катализе и других сферах. Благодаря небольшому размеру, искусственные атомы подчиняются законам квантовой механики, позволяя манипулировать их формой, размером и составом с большей точностью. Но главное, вопреки всеобщему мнению, такие материалы можно создавать за считанные секунды.
«Во время наблюдения за ростом нанокристаллов мы обнаружили, что при высоких температурах они начинают образовывать упорядоченные структуры, причем за считанные секунды, — говорит Маттео Карнелло, доцент химического машиностроения в Стэнфорде. — В такой форме нанокристаллы поддаются довольно тонкой настройке».
Открытие исследователей опубликовано в журнале Nature. В настоящее время ученые пытаются лучше понять, как растут эти сверхрешетки, чтобы сделать их более однородными и лучше контролировать их свойства.
«Мы хотим углубиться в механизм формирования сверхрешеток, поскольку это может помочь нам перенести эти знания в более сложные материальные среды с несколькими компонентами и увеличить функциональность нанокристаллов», — говорит Карнелло.
Ученые из университета Дрекселя в Филадельфии (США) создали другой материал — двухмерный MXene, состоящий из гидрогеля и оксида металла. Он обладает высокой проводимостью и подходит для создания аккумуляторных мембран.