Docent Latika Menon och hennes labb använder makroskopiska tekniker för att skapa nanskopiska material. Kredit:Brooks Canaday
Det finns exempel på konst som imiterar naturen runt omkring oss – oavsett om det är Monets pastellfärgade näckrosor eller Chihulys glasblåsta havsformer, människans föreställning om naturfenomen bländar men förvånar inte ofta.
Men när docent i fysik Latika Menon kikade under elektronmikroskopet i höstas, hon upptäckte raka motsatsen. Istället för att konst imiterar naturen, hon fann att naturen imiterade konst.
Menon växte upp i den östra regionen av Indien och var vagt bekant med en kulturell dans från den västra delstaten Rajasthan känd som Bhavai-grytdansen. Snygga dansare svänger med höfterna när en hög bunt med breda magar balanserar försiktigt ovanpå deras huvuden. Tillbaka i labbet på Northeastern, Menons team skapade nyligen galliumnitrid nanotrådar, som hade en slående likhet med den där stapeln med krukor.
Vad mer, en postdoktoral forskarassistent i Menons labb, Eugen Panaitescu, hoppade på tåget med en egen kulturell konstreferens. Panaitescu, som kommer från Rumänien, såg också sitt lands berömda Endless Column reflekteras i nanotrådarna. Tillägnad de stupade rumänska hjältarna från första världskriget, Constantin Brancusis 96 fot höga monolit är konstruerad av 17 tredimensionella romber, periodvis vackla från en bredare omkrets till en smalare.
Men de nordöstra forskarnas nanotrådar är inte bara kända för sin estetiska överklagande. Galliumnitrid används inom en rad olika tekniker, inklusive mest allmänt förekommande i ljusemitterande dioder. Materialet har också stor potential för solcellsuppsättningar, magnetiska halvledare, högfrekventa kommunikationsenheter, och många andra saker. Men dessa avancerade applikationer begränsas av vår begränsade förmåga att kontrollera materialets tillväxt på nanoskala.
Beroende på storleken på guldkatalysatorn som används för att tillverka dem, Latika Menons nanotrådar kommer att uppvisa periodiska spår som liknar vanliga motiv inom konst. Kredit:Latika Menon.
Just det som gör Menons nanotrådar vackra representerar ett genombrott i hennes förmåga att bearbeta dem för dessa nya användningsområden. Hon avsatte små droppar av flytande guldmetall på ett kiselsubstrat, som fungerar som katalysatorer för att fånga upp gasformig galliumnitrid från atmosfären i det experimentella systemet. Nätkrafterna mellan den lilla gulddroppen, det fasta underlaget, och gasen får nanotråden att växa i en viss riktning, hon förklarade. Beroende på storleken på guldkatalysatorn, hon kan skapa trådar som uppvisar periodiska tandningar.
"Den försöker först växa utåt, men det ger guldet en större yta, " sa hon. "Så nu dras tråden inåt, och då får guldet en mindre yta, så den växer utåt igen." Denna inåtriktade och utåtriktade tillväxt upprepade sig om och om igen för att skapa en periodisk struktur nästan 6 miljoner gånger mindre än den ändlösa kolonnen och är betydligt mer lovande för dess användning i avancerade enheter.
"Att det finns väldigt lite implementering av nanotrådsteknik i elektronik eller optiska enheter beror på att det är väldigt svårt att kontrollera deras form och dimensioner, sa Menon. Men nu när hon har ett väldigt enkelt sätt att kontrollera tillväxten, nästa steg är att kontrollera storleken på den katalytiska droppe som hon börjar med.
En annan fördel med Menons tillvägagångssätt är att använda vad Panaitescu kallade "makroskopiska tekniker" för att skapa material i nanoskala, vilket gör det skalbart och billigt. "Vi kontrollerar bara några parametrar och lämnar det sedan, låt det göra det är naturligt, " förklarade Menon.
