Tillverkare av allt mindre datorchips, transistorer och andra produkter måste ta särskild hänsyn till forskningsresultat vid University of Huddersfield. Konsekvenserna är att en nyckelprocess som används för att omvandla egenskaperna hos material i nanoskala kan orsaka mycket större skada än vad som tidigare insetts.

Universitetet är hem för Electron Microscopy and Materials Analysis Research Group (EMMA), ledd av professor Stephen Donnelly. Den har en avancerad anläggning som heter MIAMI, som står för Microscope and Ion Accelerators for Materials Investigation. Den används för att bombardera material med jonstrålar och för att undersöka effekterna på nanoskala.

Under ett nyligen genomfört experiment utfört av teamet, inklusive forskarassistent Dr Graeme Greaves, ett antal guld nanorods – tusen gånger mindre än ett människohår – bestrålades med xenonatomer. De var ett bra ämne för experimentet eftersom nanotrådar eller stavar har en stor yta.

Fynden var dramatiska. "Vi hoppades kunna generera bubblor. Vi upptäckte faktiskt att vi eroderade nanotrådarna, " sa Dr Greaves.

Och erosionshastigheten – mätt i termer av "sputtringsutbyte", eller hur många atomer som kommer ut ur materia för varje inkommande atom – var långt före förväntningarna.

Sputtringsutbytet för ett normalt stycke platt guld bör vara i storleksordningen 50 atomer per jon, " sade Dr Greaves. "I fallet med spön förväntade vi oss att det skulle vara större, eftersom geometrin är mycket reducerad. Vi kom fram till att det borde vara högre med en faktor fyra, eller något i den ordningen. Men vi fann faktiskt att det största värdet som uppmättes var ett sputterutbyte på tusen – en faktor 20."

Resultaten var så dramatiska att Huddersfield-laget sökte bekräftelse. De bad professor Kai Nordlund (bilden till höger) vid Helsingfors universitet att köra en molekylär dynamiksimulering, skapa en virtuell guld nanorod. Finländarna kunde replikera Huddersfield-fynden.

Nu är experimentet föremål för en artikel i den ledande tidskriften Physical Letters Review, av Dr Greaves är huvudförfattaren.

"Forskningen har betydande implikationer, speciellt för medicin, " sa Dr Greaves.

"Fler och fler människor arbetar med nanostrukturer för praktiska tillämpningar. Guldnanopartiklar kan användas för tumördetektering, optimering av biodistributionen av läkemedel till sjuka organ och en strålbehandlingsdosförstärkare.

"Komponenter i datorchips är mycket små nuförtiden – i storleksordningen 20 nanometer och blir allt mindre – och jonstrålar används för att ändra egenskaperna hos dessa material. Vår forskning visar att du måste vara mycket försiktig med mängden skador som kan ske."