Ingenjörer från Texas A&M University och Virginia Tech rapporterar om viktiga nya insikter om nanoporöst guld – ett material med växande tillämpningar inom flera områden, inklusive energilagring och biomedicinsk utrustning – allt utan att behöva gå in i ett labb.

Istället för att utföra ytterligare experiment, laget använde bildanalysprogramvara som utvecklats internt för att "bryta" den befintliga litteraturen om nanoporöst guld (NPG). Specifikt, programvaran analyserade fotografier av NPG från cirka 150 referentgranskade tidningar, snabbt mäta nyckeldrag i materialet som forskarna sedan korrelerade med skriftliga beskrivningar av hur proverna preparerades. Ett av resultaten? Ett recept, av sorter, för hur man gör NPG med specifika egenskaper.

"Vi kunde backa ut en kvantitativ lag som förklarar hur du kan ändra NPG-funktioner genom att ändra bearbetningstider och temperaturer, "sa Ian McCue, en postdoktor vid Texas A&M Department of Materials Science and Engineering. McCue är huvudförfattare till en artikel om arbetet som publicerades online i 30 april-numret av Vetenskapliga rapporter .

Teamet identifierade också en ny parameter relaterad till NPG som kan användas för att bättre anpassa materialet för specifika applikationer.

"Innan vårt arbete, ingenjörer kände till en avstämbar 'ratt' för NPG. Nu har vi en andra som kan ge oss ännu mer kontroll över materialets egenskaper, " sa Josh Stuckner, en doktorand vid Virginia Tech och medförfattare till tidningen. Stuckner utvecklade mjukvaran som möjliggjorde de nya insikterna.

Andra författare är Dr Michael J. Demkowicz, docent vid materialvetenskap och ingenjörsavdelningen vid Texas A&M, och Dr Mitsu Murayama, docent vid Virginia Tech.

Nanoporöst guld har studerats i cirka 15 år, men lite är faktiskt känt om dess fysiska egenskaper och gränserna för dess justerbarhet för specifika applikationer, laget skriver in Vetenskapliga rapporter .

Materialet är ett tredimensionellt poröst nätverk av sammanvävda trådar, eller ligament. Flera ledband, i tur och ordning, anslut vid punkter som kallas noder. Alla dessa funktioner är nästan ofattbart små. Stuckner anteckningar, till exempel, att några av de mindre porerna skulle passa ungefär tre DNA-strängar sida vid sida. Som ett resultat, McCue sa att den övergripande strukturen är mycket komplex och att det har varit extremt svårt och tidskrävande att mäta funktioner som längden mellan noderna och ligamentens diametrar. Men Stuckners mjukvara har förändrat det.

"Manuellt kan det ta 20 minuter till över en timme att mäta funktionerna som är kopplade till en bild, " Sa Stuckner. "Vi kan göra det på en minut, eller till och med bara berätta för datorn att mäta en hel massa bilder medan vi går därifrån. "

Tidigare försök att mäta NPG-funktioner ledde till mycket små datamängder med fem eller sex datapunkter. Texas A&M/Virginia Tech-teamet har tittat på cirka 80 datapunkter. Den där, i tur och ordning, tillät laget att skapa den nya kvantitativa beskrivningen av NPG -funktioner i samband med olika behandlingstekniker. Allt detta utan att göra några egentliga experiment, bara smart data-mining och analys, sa McCue.

Arbetet har också lett till nya publiceringsriktlinjer för framtida forskare. Av de 2, 000 papper som teamet ursprungligen analyserade, endast 150 hade användbar information.

"Vi var tvungna att kasta ut mycket data på grund av dålig bildkvalitet eller brist på skriftlig information om hur en given NPG bearbetades, "Sade McCue." De nya riktlinjerna kan förhindra det, i slutändan möjliggör bättre datamining inte bara för NPG utan för annat material. "