QUT -forskare har hittat ett spännande nytt sätt att manipulera och designa framtidens material på atomnivå och ändra hur de beter sig i större skala som öppnar vägen för nya applikationer som tidiga cancerbiomarkörer.

De har illustrerat sina fynd med skapandet av nano "siktar" som kan hjälpa separera molekyler till en oöverträffad storlek 10, 000 gånger finare än ett människohår.

Forskningen, Superplastisk nanoskala porformning genom jonbestrålning, publicerades i Naturkommunikation idag och författad av Dr Morteza Aramesh, Dr Mayamei Yashar, Dr Annalena Wolff, och professor Kostya (Ken) Ostrikov.

Professor Ostrikov, från QUT:s vetenskapliga och tekniska fakultet och Institutet för hälsa och biomedicinsk innovation, sa att detta var ett exempel på möjligheterna att använda heliumjonstrålar som genereras i ett heliumjonmikroskop för att ändra atoms beteende och skapa nya material.

"Vi upptäckte att en stråle av energiska heliumjoner som genererades i ett heliumjonmikroskop ordnade om ett nanoporöst anodiserat aluminiumoxidmaterial i atomskala och krympt dess porer till olika, oöverträffade små storlekar, "Sade professor Ostrikov.

"Dessa små porer betyder att forskare potentiellt kan" sikta "molekyler i olika storlekar för att studera dem individuellt. Det kan öppna vägen för tidig upptäckt av cancer, till exempel, genom ett blodprov som kunde upptäcka DNA som produceras av en cancer innan tumören utvecklades.

"Denna nya jonassisterade manipulation av materia på de minsta längdskalorna förändrade aluminiumoxidens beteende fullständigt:när vi applicerade måttlig exponering för heliumjoner, dess porer krympt, när vi ökade exponeringen för jonerna förvandlades denna normalt spröda och porösa keramik till en superplast och fick förmågan att töjas mer än två gånger utan att gå sönder. "

Dr Wolff, från QUT:s centrala analytiska forskningsanläggning i Institutet för framtida miljöer, sa att upptäckten skulle göra det möjligt för forskare att leka med material och se materialets egenskaper förändras i realtid.

"Vi kan nu leka med atombindningar och se hur vi kan använda dem för att påverka manipulation av materia på nanometrisk skala, "Dr Wolff sa.

Dr Aramesh, huvudförfattaren till studien, sade att för forskare och ingenjörer erbjuder detta fynd potentiella nya metoder för att konstruera framtida smarta material.

"Det här nya sättet att omdesigna material kommer att hjälpa forskare och ingenjörer att skapa nya smarta material med olika funktioner, till exempel, nya läkemedel, sjukdomsdiagnostik och kvantberäkning, "Dr Aramesh sa.

"Vi kan använda heliumjonmikroskop för att avbilda nästan vilket material som helst och för att bygga strukturer som är så små som en DNA -sträng, så liten att du kan rymma 64 miljarder av dem i en enda regndroppe.

"Nu kan vi se och manipulera materia på nanometerskalan, vi begränsas endast av vår fantasi i materialdesign."