211service.com
Lēta, pašmontējama optika
Pētnieki Kalifornijas universitātē Bērklijā ir radījuši nanomēroga daļiņas, kuras var pašas salikt dažādās optiskās ierīcēs. Kontrolējot to, cik blīvi savāc sīkās sudraba daļiņas, pētnieki var izgatavot vairākas dažāda veida ierīces, tostarp fotoniskos kristālus. Pašmontējamos materiālus varēja izgatavot lēti un plašā mērogā. Rezultātā sudraba nanodaļiņas var izmantot metamateriālu, krāsu mainošu krāsu, optisko datoru komponentu un īpaši jutīgu ķīmisko sensoru izgatavošanai, kā arī daudzām citām iespējamām pielietojuma iespējām.
Viegli triki: Šajā kivetē ir sudraba nanodaļiņu šķīdums pašsavienošanās procesā par tā saukto plazmonisko kristālu, kura optiskās īpašības ir ļoti atkarīgas no atstarpes starp daļiņām. Augšpusē nanodaļiņas atrodas salīdzinoši tālu viena no otras. Kivetes apakšā nanodaļiņas ir blīvi iepakotas.
Vada Peidongs Jangs , Bērklija ķīmijas profesors, pētnieki ir pierādījuši, ka viņi var izmantot nanodaļiņas, lai palielinātu arsēna noteikšanas jutību par lielumu. Viņi arī izveidoja ļoti izturīgu fotonisko kristālu veidu, ko sauc par plazmonisku kristālu. Šīs jaunās struktūras ir līdzīgas fotoniskajiem kristāliem, bet labāk, saka Pīters Nordlanders , Raisa universitātes fizikas profesors, kurš nebija iesaistīts darbā. Fotoniskie kristāli ļauj iziet dažus gaismas viļņu garumus, vienlaikus filtrējot citus. Tos komerciāli izmanto lēcu un spoguļu pārklāšanai un optiskajās šķiedrās; tos varētu izmantot arī optiskajos datoros.
Sudraba nanodaļiņas, kas veido Janga struktūras, ir oktaedri ar aptuveni 150 nanometriem; tie ir ļoti regulāras formas un izmēra. Kristālu struktūras, kas sastāv no šīm nanodaļiņām, var izveidot, ja daļiņas vienkārši ievieto mēģenē, kas piepildīta ar ūdeni, un ļauj tām sapakot. Kad ūdens iztvaiko, saglabājas kristāla struktūra.
Jans saka, ka viņa grupas procesa vienkāršība ir svarīga. Lielākā daļa nanostrukturēto materiālu ir izgatavoti no augšas uz leju, izmantojot litogrāfiju, tāpēc tos ir grūti ražot lēti un lielā mērogā. Turpretim Janga daļiņas tiek audzētas šķīdumā. Un lielākā daļa pašmontēto struktūru sastāv no salīdzinoši mazām daļiņām, saka Pols Brauns , materiālu zinātnes un inženierzinātņu profesors Ilinoisas Universitātē Urbana-Champagne. Viņš saka, ka lielākām daļiņām, piemēram, tām, kuras izmanto Janga grupa, ir labākas optiskās īpašības. Šis ir pirmais dokuments, kas demonstrē augstas kvalitātes [šāda izmēra] metāla daļiņu pašsavienošanos, saka Brauns no Janga darba, kas tika publicēts Nano burti .
Kad sudraba nanodaļiņas ir brīvi iesaiņotas, struktūras uzvedas kā fotoniski kristāli, ļaujot dažiem gaismas viļņu garumiem izplatīties un apturot citus. Kad nanodaļiņas ir blīvi iepakotas, struktūras iegūst pilnīgi jaunas optiskās īpašības, uzvedoties kā tā sauktie plazmoniskie kristāli. Sudraba daļiņu malās koncentrējas virsmas enerģijas viļņi, ko sauc par plazmoniem. Tāpat kā fotoniskie kristāli ļauj iziet dažiem fotoniem, vienlaikus ierobežojot citus, jaunie kristāli plazmonu veidā kontrolē gaismas plūsmu. Nordlanders saka, ka šī parādība ļauj Bērklija struktūrām mijiedarboties ar gaismu daudz spēcīgāk nekā tradicionālie fotoniskie kristāli. Šī iemesla dēļ viņš saka, ka struktūrām vajadzētu būt vēl vairāk pielietojuma nekā fotoniskajiem kristāliem.
Mazas flīzes: Sudraba oktaedrs, kura malu garums ir aptuveni 150 nanometru, kas ir suspendēti ūdenī. Iegūto kristālu optiskās īpašības ir ļoti atkarīgas no atstarpes starp daļiņām.
Brauns saka, ka viens aizraujošs pielietojums, kas ir iespējams, pateicoties lētajam pašmontāžas procesam, ir tas, ka Bērklija materiālus var izmantot, lai izveidotu noskaņojamus pārklājumus, kas maina krāsu atkarībā no atstatuma starp sudraba daļiņām. To pašu tehniku varētu izmantot, lai izgatavotu materiālus, kas var mainīt to, cik spēcīgi tie pārraida noteiktus gaismas viļņu garumus. Šie pārklājumi var kalpot kā maskēšanās militārajiem transportlīdzekļiem, lēcu pārklājumi, kas var mainīt to pārraidi, un pārklājumi efektīvākām saules baterijām. Atšķirībā no šiem nolūkiem izstrādātajām organiskajām krāsvielām, saka Brauns, sudraba nanodaļiņas laika gaitā, iespējams, noturēsies labāk.
Bērklija celtniecības blokus var izmantot arī jaunu metamateriālu izgatavošanai maskēšanai un augstas izšķirtspējas attēlveidošanai. Nikolass Fans , mehāniskās zinātnes un inženierzinātņu profesors Ilinoisas Universitātē Urbana-Champagne. Lielākajai daļai metamateriālu, neatkarīgi no tā, vai tie ir paredzēti gaismas koncentrēšanai jaunos mikroskopos vai gaismas novirzīšanai ap objektiem neredzamības apmetņu dēļ, ir mērogojamības problēmas. Jans celtniecības bloki, saka Fangs, palīdzēs pārvarēt lielākas ražošanas problēmas.
Viens pielietojums, ko Jans jau ir pierādījis, ir plazmonisko kristālu izmantošana, kas sastāv no viņa celtniecības blokiem, lai uzlabotu ķīmiskās noteikšanas metodes, ko sauc par Ramana spektroskopiju, jutīgumu. Janga grupa pārbaudīja gruntsūdeņus, par kuriem zināms, ka tie ir piesārņoti ar arsēnu, un atklāja, ka kristāli palielināja noteikšanas jutību no desmit līdz vienai daļai uz miljardu — līdz šim visjutīgākā arsēna noteikšana. Jangs saka, ka viņš cer, ka kristāli tiks iekļauti lētos, pārnēsājamos ķīmiskos sensoros, ko izmantos vietās Indijā un Ķīnā, kur dzeramais ūdens satur arsēnu neveselīgā, bet iepriekš nenosakāmā daudzumā.