Версия для слабовидящих
Твердые наночастицы способны менять форму подобно жидкости Печать Email
Новости об инновациях
14.10.2014

Неожиданное открытие показало, что крошечные частицы обладают гибкой внутренней структурой, словно капли жидкости.

Удивительный феномен был открыт в металлических наночастицах: снаружи они предстают в виде капель, колеблющихся и готовых изменять форму, в то время как изнутри сохраняют совершенно стабильную кристаллическую структуру.

Группа ученых во главе с профессором Массачусетского технологического института (MIT) Чжу Ли сообщила, что результаты могут оказаться важными в деле разработки компонентов в нанотехнологиях, таких как металлические контакты для молекулярных электронных микросхем.

Результаты, опубликованные в издании Nature Materials, получены в результате комбинации лабораторного анализа и компьютерного моделирования международной командой, включающей исследователей из Китая, Японии и Питсбурга, а также MIT.

Эксперименты проводились при комнатной температуре с частицами чистого серебра менее 10 нанометров в поперечнике, что в 1000 и более раз меньше толщины человеческого волоса. При этом результаты должны сохраниться для множества металлов, сообщил профессор Ли. Серебро обладает относительно высокой температурой плавления — 962 градуса по Цельсию или 1763 по Фаренгейту, а потому столь необычное поведение его наночастиц стало настоящим сюрпризом, отметил Ли. Признаки нового феномена ранее наблюдались в экспериментах с оловом, которое обладает значительно более низкой точкой плавления.

Применение наночастиц во многих сферах, от электричества до фармацевтики — насущная область исследований. В целом ученые хотят получить формы, причем формы, которые остаются стабильными на многие годы. А потому открытие данных деформаций демонстрирует потенциально значимый барьер к подобным разработкам. К примеру, если серебряные или золотые наносвязки используются в электронных микросхемах, деформации могут привести к сбою подключения.

Ученые детализировали изображения с помощью трансмиссионного электронного микроскопа и атомное моделирование показало, что хотя внешне металлические наночастицы двигаются как жидкость, перемещаются в данный момент времени лишь самые внешние слои, толщиной 1–2 атома

И хотя это выглядит как свободное перемещение, на самом деле атомы слоя перемещались упорядоченно, как кирпичики в стене.

«Строение кристаллическое, а потому мобильные слои — только первый и второй», сообщил Ли. „Кристаллическое все кроме первых двух слоев“.

В случае с каплями жидкости во время таяния кристаллическая структура разрушается полностью, как если бы кирпичная стена развалилась по кирпичику.

Технически деформация частиц является псевдоупругой, а это значит, что материал принимает прежнюю форму после устранения воздействия на него, то есть как резиновый мяч, в противоположность пластичности, то есть способности материала принимать и сохранять новую форму, как демонстрирует глина или пластилин.

Явление пластичности межфазной диффузией сначала было предложено профессором Робертом Коблом из MIT.

И вот теперь, когда феномен описан и понятен, ученые, разрабатывающие наносхемы или другие наноустройства, могут легко его компенсировать. Если наночастицы защитить даже тонким слоем оксида, жидкоподобное поведение удастся полностью устранить и изготовить совершенно стабильные микросхемы.

003_2_22.jpg

С другой стороны, для некоторых областей феномен может оказаться полезным. Например, в микросхемах, в которых электрические контакты вынуждены противостоять вращательной реконфигурации. Частицы, созданные для усиления эффекта, могут сослужить добрую службу в случае использования благородных металлов или уменьшения атмосфер, когда дестабилизируется формирование оксидного слоя.

Новое открытие бросает вызов ожиданиям, частично из-за хорошо понятных отношений в большинстве материалов, в которых с сокращением размера возрастает механическая прочность.

«Чем меньше размер, тем выше прочность», согласен Ли. „Однако в случае с самыми маленькими размерами материальный компонент может стать слабее. И переход от „чем меньше, тем прочнее“ к „чем меньше, тем слабее“ может оказаться весьма острым“.

Этот переход имеет место в размерах порядка 10 нанометров при комнатной температуре. Именно к такому размеру стремятся производители микрочипов, поскольку размеры микросхем становятся все меньше. Как только порог пройдет, прочность нанокомпонента существенно падает. Результаты могут также помочь объяснить множество аномальных результатов, замеченных в других исследованиях маленьких частиц, добавил Ли.

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/articles/2014/tverdye-nanochastitsy-sposobny-menyat-formu-podobno-zhidkosti

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта