|
برای حدود ۵۰۰۰ سال، تنها راه شکل داده فلزات حرارت دادن و ضربه زدن بوده است؛ حتی
در فناوری پیشرفته نانو نیز کار کردن با فلزات شامل کنده‌کاری با استفاده از تابش
الکترونی یا حکاکی با اسید است.
حال محققان دانشگاه کرنل روشی برای خودآرایی فلزات برای ایجاد نانوساختارهای پیچیده
توسعه داده‌اند. کاربردهای این روش شامل تولید کاتالیزورهای ارزان‌تر و موثرتر برای
پیل‌های سوختی و فرایندهای صنعتی، و ایجاد سطوح میکروساختاری برای تولید نوع جدیدی
از مواد رساناست که در مقایسه با سیم‌های معمولی، اطلاعات بیشتری را روی میکروتراشه‌ها
منتقل می‌کنند.
این روش شامل روکش‌دهی نانوذرات فلزی با قطر حدود ۲ نانومتر با یک ماده آلی است که
به عنوان لیگاندی شناخته می‌شود که امکان حل شدن ذرات را در یک مایع می‌دهد. سپس
این مخلوطبا یک کوپلیمر آمیخته می‌شود. زمانی که پلیمر و لیگاند حذف می‌شوند، ذرات
فلزی در یک ساختار فلزی جامد به‌هم گداخته می‌شوند.
اولریچ ویسنر، استاد علوم و مهندسی مواد در دانشگاه کرنل می‌گوید: «جامعه پلیمری ۲۰
سال تلاش کرده است تا این کار را انجام دهد. اما فلزات تمایل دارند در یک ساختار
غیرقابل کنترل به صورت خوشه درآیند. چیز جدیدی که ما اضافه کرده‌ایم، یک لیگاند
است؛ این لیگاند امکان حل شدن یکنواخت ذرات فلزی را حتی در غلظت‌های بالا ایجاد
می‌کند».
او می‌افزاید عامل کلیدی دیگر، ایجاد لایه‌ای نازک از این ماده اطراف هر ذره است؛
این لایه باید آنقدر نازک باشد که پس از حذف مواد آلی در آخر کار، حجم ذرات فلزی
برای نگه‌داشتن شکل کل ساختار کافی باشد.
وینستر می‌گوید: «این کار بسیار هیجان‌انگیز است، زیرا عرصه کاملاً جدیدی ایجاد
می‌کند؛ تاکنون هیچ‌کس نتوانسته بود فلزات را به صورت توده‌ای ساختاردهی کند. در
تئوری اگر شما بتوانید این کار را با یک فلز انجام دهید، با مخلوطی از فلزات هم می
توانید».
وینستر و همکارانش در مجله Science گزارش کرده‌اند که چگونه از این روش برای ایجاد
یک ساختار پلاتینیومی با حفرات شش‌ضلعی در مقیاس ده نانومتر استفاده کرده‌اند.
پلاتینیوم بهترین کاتالیزوری است که تاکنون برای پیل‌های سوختی شناخته شده است و
ساختار حفره‌ای امکان جریان سوخت در این ساختار و واکنش دادن آن روی سطحی بزرگ را
ایجاد می‌کند.
این محققان می‌گویند که از این روش علاوه بر ایجاد مواد حفره‌ای، می‌توان در تولید
سطوح ساختاردهی شده دقیق استفاده کرد؛ ایجاد چنین سطوحی برای زمینه جدید پلاسمونیک
بسیار کلیدی است. در پلاسمونیک امواج الکترونی که ظرفیت انتقال داده آنها به اندازه
الیاف نوری است، روی سطح یک رسانا حرکت می‌کنند.
|
