Tillverkare producerar avancerad teknik mestadels uppifrån och ned med stora maskiner, men små partiklar kan bygga strukturer nerifrån och upp. En stor utmaning är att dessa partiklar lätt klumpar ihop sig. Leiden-fysikern Daniela Kraft har utvecklat en metod för att dra nytta av detta fenomen. Hon har publicerat sina resultat i ACS Nano .

Byggklossar

Mindre datorchips, smala ljudboxar, miniatyrkameror; vi fortsätter att sikta på mindre och mer komplex teknik, att bära med oss ​​eller för applikationer som kirurgi. På samma gång, det blir allt svårare att bygga komplexa komponenter i allt mindre skalor. Således, det kan vara mycket bekvämare att bygga strukturer nerifrån och upp, med små byggstenar. Det är jakten på forskargruppen av Leiden fysikern Daniela Kraft. Hon arbetar med en metod för att bygga strukturer från kolloider – partiklar som är större än nanopartiklar men för små för att se med blotta ögat. Intressant, kolloider fungerar helt av sig själva, som självständiga byggstenar.

Bitar

Detta forskningsområde är fortfarande i ett tidigt skede, men Kraft och hennes Ph.D. Student Vera Meester har nu tagit ett stort steg framåt genom att utveckla en metod för att använda en stor barriär till sin fördel. "Kolloider har en stark tendens att klumpa ihop sig, " säger Kraft. "Normalt, det är dåliga nyheter, men vi låter dem gå vidare och ser till att de ordnar om till en önskad struktur efteråt."

Kontrollera

De styr byggprocessen genom att tillsätta salt eller olja till den kolloidala lösningen vid specifika tidpunkter. Detta gör det möjligt för dem att kontrollera de attraktiva Van der Waals-krafterna och ytspänningen. Under inflytande av dessa krafter, de slumpmässigt formade bitarna sväller och omkonfigureras på ett specifikt sätt. Typen och koncentrationen av salt och olja avgör vilka strukturer kolloiderna bildar. Genom att testa olika kombinationer, Kraft vet nu hur man skapar ett antal grundläggande strukturer, från en enkel hantelform till en femkantig dipyramid. "Teoretiker har redan förutspått vilka typer av användbara större strukturer vi kan bygga med dessa grundläggande byggstenar, men i praktiken man vet aldrig vad som faktiskt kommer att hända."

Medicinska robotar

När fysiker har fått tillräcklig kunskap om hur man styr kolloider för att bygga specifika strukturer, de kommer att kringgå den gräns som tillverkarna närmar sig från sin uppifrån och ner-strategi genom att gå åt andra hållet:nedifrån och upp. På det här sättet, de kommer att kunna tillverka miniatyrenheter som för närvarande ligger utanför räckhåll för konventionell industri. Kraft säger, "I framtiden, vi kan bygga små ljusbrytare eller medicinska robotar. Eftersom vi arbetar nerifrån och upp, vi kommer inte att begränsas med avseende på komplexitet, material eller längdskalor."