Forskare har tillkännagett den första metoden någonsin för att kontrollera tillväxten av metallkristaller från enstaka atomer.
Publicerad i tidskriften Naturkommunikation och utvecklad vid University of Warwick, metoden, kallas nanokristallometri, möjliggör skapandet av exakta komponenter för användning inom nanoteknik.
Professor Peter Sadler från universitetets institution för kemi kommenterade att "Genombrottet med nanokristallometri är att det faktiskt tillåter oss att observera och direkt kontrollera nanovärlden i rörelse".
Med hjälp av en dopad grafenmatris för att bromsa och sedan fånga atomer av ädelmetallosmium kunde forskarna kontrollera och kvantifiera tillväxten av metallkristaller. När de fångade atomerna kommer i kontakt med ytterligare osmiumatomer binder de samman, så småningom växa till 3D-metallkristaller.
"Att skräddarsy nanoskopiska föremål är av enorm betydelse för produktionen av framtidens material", säger Dr Barry från universitetets institution för kemi. "Hittills har bildandet av metallnanokristaller, som är väsentliga för dessa framtida material, kunde inte kontrolleras med precision på nivån för enskilda atomer, under milda och lättillgängliga förhållanden."
Prof. Sadler säger:"Nanokristallometrins betydelse är att den har gjort det möjligt att växa med precisionsmetallkristaller som kan vara så små som bara 0,00000015 cm, eller 15 ångström, bred. Om en nanoenhet kräver en miljon osmiumatomer kan vi från 1 gram osmium göra cirka 400 tusen enheter för varje människa på denna jord. Jämfört med befintliga metoder för kristalltillväxt erbjuder nanokristallometri en betydande förbättring av ekonomisk och effektiv tillverkning av precisionsnanoskopiska föremål."
Forskarna hävdar att den nya metoden har en rad potentiella användningsområden. "Vi föreställer oss användningen av nanokristallometri för att bygga exakta, elektroniska kretsar på atomnivå och nya lagringsenheter för nanoinformation. Metoden har också betydande potential för användning vid biosensing av läkemedel, DNA och gaser samt för att skapa unika nanomönster på ytor för säkerhetsmärkning och försegling av konfidentiella dokument. Nanokristallometri är också en innovativ metod för att producera nya metall-nanolegeringar, och många kombinationer kan tänkas. De kan ha mycket ovanliga och ännu outforskade egenskaper", kommenterade Dr Barry.
Nanokristallometri möjliggjordes av toppmoderna anläggningar som bara finns i Storbritannien vid University of Warwick. "Framstegen inom har gjorts möjliga tack vare vår användning av ett toppmodernt aberrationskorrigerat högupplöst transmissionselektronmikroskop, det enda mikroskopet av detta slag i Storbritannien, som har potential att avbilda enskilda atomer på detta sätt. Vi vet att saker är gjorda av atomer, men det är verkligen sällsynt att se dem dansa framför dina ögon", säger Dr Richard Beanland från universitetets institution för fysik.
När han kommenterar den kommersiella potentialen för nanokristallometri Andrew Lee, Affärsutvecklingschef på Warwick Ventures sa:"Vi tror att teamets teknik kan bli ett verkligt genombrott när det gäller att erbjuda möjligheten till mikromanipulation och derivatisering av en grafenyta; vi ser flera kommersiella möjligheter som dyker upp i framtiden. Vi har lagt en patentansökan på plats och vi söker aktivt industriella partners som vi kan samarbeta med i framtiden."
