Nanotechnologia wciąż musi poruszać się po omacku, bo bardzo wiele procesów zachodzących w mikroświecie można sobie tylko wyobrażać i modelować na komputerze, ale trudno zaobserwować bezpośrednio.
Jednak dzięki zaawansowanym technikom mikroskopijnym, coraz więcej zjawisk można obejrzeć w nanoskali, zrozumieć i wykorzystać przy projektowaniu i produkcji nowych nanocząstek i nanostruktur.
Zespół dr Haimei Zheng z Berkeley Lab w Kalifornii opisuje na łamach "Science" metodę filmowania krystalizacji struktur platyny i żelaza. Dotychczas podglądanie nanokryształów było możliwe tylko przez parę minut, a naukowcom z Berkeley udało się wydłużyć ten czas do wielu godzin. Głównym problemem, który rozwiązali była lepkość rozpuszczalnika hamująca reakcję. Udało się temu zapobiec dzięki odpowiedniej konstrukcji pojemnika z próbką.
Po dłuższej obserwacji badanego procesu dr Zheng odkryła, że nanokryształki łączą się w łańcuchy, a potem - nanodruciki. Zachowują się przy tym jak pojedyncze atomy w prostych reakcjach chemicznych - wytwarzając rodzaj wiązań między sobą.
- Zaobserwowaliśmy nanocząstki łączące się z sobą w giętkie polikrystaliczne łańcuchy, a te łańcuchy łączą się z kolei końcami i rozciągają się do postaci nanodrucików o długości sięgającej aż 40-krotności ich średnicy - wyjaśnia badaczka. - Nasze badania pozwalają powiązać światy pojedynczych cząsteczek chemicznych i hierarchicznych nanostruktur, a to otwiera drogę do projektowania nanomateriałów o kontrolowanych właściwościach - dodaje.
Przeczytaj także: Wdychamy nanostruktury
Nanodruciki z metali lub półprzewodników mają wiele zastosowań, a mieć ich będą wkrótce znacznie więcej. Poza oczywistymi (i tymi mniej oczywistymi) funkcjami w miniaturyzującej się w szalonym tempie elektronice, na badaniach nanotechnologów wiele może zyskać energetyka.
Elektrody (np. w bateriach), które zamiast tradycyjną płytką, będą plątaniną nanostruktur, powiększą swoją powierzchnię radykalnie. Taką baterię można szybciej naładować. A to tylko jeden przykład.
Choć wciąż wiele nanomateriałów powstaje trochę przez przypadek - w drodze nieprzewidywalnych serii reakcji, większa kontrola jest bardzo potrzebna. Wiele z tych substancji może być bowiem toksycznych lub szkodliwych dla środowiska i lepiej nie dowiadywać się o tym przypadkiem.
Dr Haimei Zheng / fot. Roy Kaltschmidt fot. Roy Kaltschmidt
Dr Haimei Zheng / fot. Roy Kaltschmidt
