Dessa bilder visar olika förstorade vyer av kvasikristaller självmonterade från sfäriska nanopartiklar. Teamet av forskare från University of Chicago, Argonne National Lab och University of Pennsylvania fortsätter att upptäcka nya exempel på kvasikristallina material, en gång trodde att det var omöjligt. Skalstaplarna är i nanometer. En DNA -molekyl mäter ungefär två nanometer i diameter. (Dmitri Talapin, University of Chicago)
(PhysOrg.com) - För bara några decennier sedan, forskare trodde att all ordnad materia består av självupprepande byggstenar-atomer, joner eller molekyler. I denna syn, det vanliga fasta i vardagen är arrangerat i kristaller av upprepande, tredimensionella mönster.
Forskare utmanade denna en gång trodde universella naturlag när de upptäckte ett "omöjligt" material vars existens inte kunde förklaras med periodiska arrangemang av atomer. Dessa material, senare kallade kvasikristaller, följ olika, matematiskt strikta men icke-upprepande mönster.
Sedan dess, kvasikristaller har upptäckts i cirka 100 syntetiska intermetalliska föreningar och, År 2009, i ett geologiskt exemplar. Men frågor återstod. Hur och varför bildas de, är de stabila, och vad är deras exakta atomstruktur?
Nu har University of Chicagos Dmitri Talapin och hans kollegor skapat kvasikristaller av självmonterade nanopartiklar för första gången. Självmonteringsmetoder utnyttjar naturens egna tendenser att utveckla nya material. Teknikerna lovar också att avslöja nya detaljer om kvasikristallernas atomstruktur på ett sätt som undviker även de mest kraftfulla mikroskopiteknikerna.
”Här har vi naturen som arbetar för oss och skapar all denna fantastiska komplexitet, Sa Talapin, biträdande professor i kemi vid University of Chicago. Han och kollegor vid Argonne National Laboratory och University of Pennsylvania rapporterar sina fynd i ett nyligen utgåva av tidskriften Natur .
UChicago-Argonne-Penn-teamet syntetiserade sfäriska nanopartiklar av flera olika material och fick dem att samlas till kvasikristaller. ”Vi räknade ut de grundläggande reglerna för vad som styr självmontering av kvasikristaller, Sa Talapin. ”Naturen tvingar dessa slumpmässiga sfärer att packa ihop till riktigt komplexa, tredimensionella mönster. ”
Eftersom kvasikristaller är sällsynta, forskare har ännu inte utforskat sina egenskaper fullt ut. Dock, befintliga experimentella och teoretiska studier pekar på möjligheterna att uppnå oöverträffad mekanisk, optiska och elektroniska egenskaper.
Denna undersökning skulle ha stor nytta av en bättre förståelse av grundläggande regler för bildandet av kvasikristaller, sa Talapin. Deras studie fortsätter att ge forskare en ny uppskattning för komplexiteten och skönheten hos fasta ämnen, som utgör grunden för det moderna livet och tekniken.
”Kristaller är nyckelmaterialen för en enorm lista med applikationer. Vi litar på kristaller i våra datorer, i våra klockor, i bilar, på gatorna, överallt. Vilka nya möjligheter kan kvasikristaller ge oss? ”
Mer information: ”Kvalikristallin ordning i självmonterade binära nanopartikelsuperlatt, ”Av Dmitri V. Talapin, Elena V. Shevchenko, Maryna I. Bodnarchuk, Xingchen Ye, Jun Chen, och Christopher B. Murray, Natur , 15 oktober, 2009.
Tillhandahålls av University of Chicago (nyheter:web)
