En forskningsstudie, deltog av Universidad Carlos III de Madrid (UC3M), har upptäckt att skumstrukturer i nanometrisk storlek följer samma universella lagar som tvållödder:små bubblor försvinner till förmån för de större.

Det vetenskapliga teamet, består av forskare från Consejo Superior de Investigaciones Científicas (Spanska nationella forskningsrådet) - CSIC, Universidad Pontificia Comillas de Madrid-UPCO, och UC3M, nådde denna slutsats efter att ha producerat och karakteriserat nanoskum bildat av jonstrålning på en kiselyta. Den här studien, nyligen publicerad i tidskriften, Fysiska granskningsbrev , beskriver utvecklingen av dessa nanostrukturer under tiden för bestrålning.

För det här syftet, forskarna genomförde ett experiment som bestod i att "bombardera" en liten kiselplatta med energirika partiklar från en plasma. Målet var att observera hur ytan på denna kristall reagerade på dessa olika "attacker" från denna typ av jonstrålning (joner används:atomer av en gas som har förlorat en elektron). "I början, vi studerade andra metoder för erosion och letade efter en krusad struktur i kanten av vårt prov efter att ha tillämpat denna teknik, men när vi tittade på dess centrum observerade vi en cellulär struktur som fick vår uppmärksamhet på grund av dess likhet med många andra naturliga och artificiella system, "en av författarna till studien, Mario Castro, UPCO professor, avslöjat.

Cellulära strukturer som är mer eller mindre oordnade kan hittas i många naturliga system:från djurens hudar, som en giraff, att bada skum eller ölskum, till mikroskopisk vätskekonvektion, basaltpelarlandskap eller olika kristallina material. Denna speciella ordning är också uppenbar i konstgjorda strukturer och till och med politiska, såsom modern arkitektur eller avgränsning av provinser på kartor.

"Det är av intresse att bekräfta att samma universella lagar som reglerar cellstrukturerna i andra system också reglerar på nanoskala, " Rodolfo Cuerno från UC3M Mathematics Department noterade. "Dessutom, " tillade han "det är första gången som utvecklingen av ett system av detta slag reproduceras ganska bra av en enda differentialekvation, " som också tillämpas på andra system. Giltigheten av modellen i denna studie innebär att bildandet av vissa självorganiserade mönster och dynamiken i skummet skulle vara olika manifestationer av samma princip.

"Resultaten av denna studie hjälper oss att förstå hur vissa materialsystem utvecklas i närvaro av en extern agent, som i det här fallet med jonstrålning. Dessutom, Det finns ett intresse av praktisk karaktär på grund av betydelsen av de tekniska tillämpningarna av kisel såväl som för de nanometriska dimensioner i vilka fenomenet utspelar sig, " förklarade Luis Vázquez, från Instituto de Ciencia de Materiales (Materials Science Institute) de Madrid vid CSIC.

De experimentella observationerna har utförts med hjälp av ett atomkraftmikroskop, en maskin med stor precision. Den här typen av mikroskop har en enorm rumslig upplösning:den särskiljer variationer i höjd upp till en nanometer (miljontedelen av en millimeter) och rörelser på ett horisontellt plan på upp till 10 nanometer.

Denna forskning kan ha ytterligare framtida tillämpningar, eftersom i allmänhet, metoder eftersträvas för att producera strukturer med nanometriska dimensioner för olika användningsområden, enligt forskarna:till exempel, för att erhålla gynnsamma förhållanden vid vissa katalytiska kemiska reaktioner, att optimera förskjutningen av vätskor i kretsar i så liten skala eller inom optoelektronik, att generera laserljus om vissa strukturer är tillräckligt ordnade.