السيراميك باعتباره "طاولة عمل" نانو

التغيير الهيكلي يجعل المادة القياسية هي القالب المثالي

صورة شعرية للسيراميك تظهر كلاً من أنماط الشطرنج والماس. © جامعة بنسلفانيا
قراءة بصوت عال

اكتشف العلماء عن طريق الصدفة مادة مناسبة تمامًا كأساس لبناء كتل البناء النانوية. يمكن أن ينقسم السيراميك البسيط وغير المكلف تلقائيًا إلى مرحلتين مختلفتين من الناحية الهيكلية ، وبالتالي يكون بمثابة "قالب" قابل للتعديل بشكل فردي للأسطح النانوية أو غيرها من التركيبات.

يعتمد التطبيق العملي المستقبلي للتقنية النانوية كثيرًا على مدى قدرة الباحثين على إيجاد طرق بسيطة لتجميع الذرات والجزيئات في الهياكل المطلوبة. الآن اكتشف المهندسون في جامعة بنسلفانيا مادة مناسبة بشكل مثالي كأساس لمثل هذه التفاعلات. كما أبلغ الباحثون في مجلة "Nature Materials" ، فقد أصبحوا على دراية بهذه المادة فقط من خلال تأثير حيود غير عادي في مادة خزفية.

التغييرات رقعة الشطرنج مع نمط الماس

أظهرت السيراميك الموصلة ، التي يطلق عليها البيروفسكايت ، نموذجًا مدهشًا على مرحلتين على سطحه تحت المجهر الإلكتروني: نموذج رقعة الشطرنج النانوية بالتناوب مع هيكل على شكل الماس. يشير هذا الهيكل إلى تحلل داخلي دوري للمادة إلى مرحلتين ، وهي خاصية تجعلها مناسبة بشكل خاص كأساس للإنشاءات النانوية التكنولوجية - خاصة لأن هذه المادة القياسية يمكن تحضيرها بطرق قابلة للتكرار بسهولة.

وكشفت التحقيقات الإضافية أن المرحلتين في المادة تم إنشاؤها عن طريق تبديل المربعات الغنية بالليثيوم مع خطوط فقيرة الليثيوم. عن طريق تغيير محتوى الليثيوم والنيوديميوم للمادة ، تمكن العلماء من التأثير على طول وتباعد المرحلتين المتناوبتين ، وبالتالي منح "طاولة عمل" النانو الخصائص المحددة اللازمة لبناء هياكل نانوية مختلفة.

إمكانات كبيرة من أساليب السيراميك القياسية

ولكن خارج عالم النانو ، يوفر هذا الاكتشاف رؤى جديدة قيّمة لخصائص واحدة من أكثر المواد المؤكسدة شيوعًا في أشباه الموصلات أو الموصلات الكهروحرارية أو المجسات المغنطيسية المغناطيسية اليوم. وقال بيتر ك. ديفيس ، مدير أبحاث المواد بجامعة بنسلفانيا: "هذه الدراسة تمثل الإمكانات الكبيرة لطرق السيراميك النانوية القياسية". "يحدث تقسيم المرحلة تلقائيًا ويوفر مرحلتين ذات أبعاد كلاهما على مقياس النانومتر. يمكن استخدام هذه الخاصية الفريدة كقالب لإنتاج الهياكل النانوية أو الطبقات الأحادية الجزيئية. "العرض

(جامعة بنسلفانيا ، 18.07.2007 - NPO)