In gesmolten gallium vormde zink symmetrische, hexagonale nanostructuren
Na het verhitten van een gallium-zink legering tot 350°C en 10 dagen laten afkoelen, kristalliseerde een verscheidenheid aan zinksneeuwvlokvormen in het vloeibare gallium.
Kijk goed naar een sneeuwvlok en je ziet een uniek ragfijn rooster, waarvan de groei wordt beïnvloed door omgevingsomstandigheden zoals temperatuur en vochtigheid. Blijkt dat dit soort ingewikkelde zelfassemblage ook in metalen kan voorkomen, rapporteren onderzoekers in de 9 december. Wetenschap.
In poelen van gesmolten gallium, natuurkundige Nicola Gaston en collega’s groeide zink nanostructuren met symmetrische, hexagonale kristallen kaders. Dergelijke metalen sneeuwvlokken kunnen nuttig zijn voor het katalyseren van chemische reacties en het bouwen van elektronica, zegt Gaston van het MacDiarmid Institute for Advanced Materials and Nanotechnology aan de Universiteit van Auckland in Nieuw-Zeeland.
“Zelfassemblage is de manier waarop de natuur nanostructuren maakt”, zegt ze. “We proberen te leren om dezelfde dingen te doen.” Uitzoeken hoe kleine, complexe metalen vormen in minder stappen en met minder energie kunnen worden gemaakt, kan een zegen zijn voor fabrikanten.
De onderzoekers kozen gallium als groeimedium vanwege het relatief lage smeltpunt, het vermogen om veel andere metalen op te lossen en de neiging van de atomen om zich losjes te organiseren in vloeibare toestand.
Nadat zink door het gallium was gemengd, onderwierp het team de legering aan verhoogde temperaturen en verschillende drukken en liet het mengsel vervolgens afkoelen tot kamertemperatuur. De losse ordening van galliumatomen leek het kristalliserende zink over te halen om te bloeien in symmetrische, zeshoekige structuren die leken op natuurlijke sneeuwvlokken en andere vormen, ontdekte het team. Het lijkt een beetje op hoe een fruitschaal orde geeft aan het fruit dat erin is gestapeld, zegt Gaston.
De toekomst ziet er misschien rooskleurig uit voor onderzoek naar toepassingen van gallium en andere vloeibare metalen bij lage temperatuur. “Om die sneeuwvlokmetafoor niet te ver door te voeren, maar [this work] geeft echt hints naar nieuwe takken voor wetenschappelijke ontdekkingen”, zegt Gaston.
Dit artikel werd gesteund door lezers zoals jij.
Onze missie is om nauwkeurig, boeiend nieuws over de wetenschap aan het publiek te verstrekken. Die missie is nog nooit zo belangrijk geweest als nu.
Als nieuwsorganisatie zonder winstoogmerk kunnen we het niet zonder u.
Uw steun stelt ons in staat om onze inhoud gratis en toegankelijk te houden voor de volgende generatie wetenschappers en ingenieurs. Investeer in kwaliteitsvolle wetenschapsjournalistiek door vandaag nog te doneren.
