Wetenschappers van QUT hebben een opwindende nieuwe manier gevonden om materialen van de toekomst op atomair niveau te manipuleren en te ontwerpen en de manier waarop ze zich op grotere schaal gedragen te veranderen, wat de weg vrijmaakt voor nieuwe toepassingen zoals vroege kankerbiomarkers.

Ze hebben hun bevindingen geïllustreerd met het maken van nano-zeven die kunnen helpen moleculen te scheiden tot een ongekende grootte van 10, 000 keer fijner dan een mensenhaar.

Het onderzoek, Superplastische porievorming op nanoschaal door ionenbestraling, werd gepubliceerd in Natuurcommunicatie vandaag en geschreven door Dr Morteza Aramesh, Dr Mayamei Yashar, Dokter Annalena Wolff, en professor Kostya (Ken) Ostrikov.

Professor Ostrikov, van QUT's Science and Engineering Faculty en Institute of Health and Biomedical Innovation, zei dat dit een voorbeeld was van de mogelijkheden om heliumionenbundels te gebruiken die in een heliumionmicroscoop worden gegenereerd om het gedrag van atomen te veranderen en nieuwe materialen te creëren.

"We ontdekten dat een straal van energetische heliumionen gegenereerd in een heliumionmicroscoop een nanoporeus geanodiseerd aluminiumoxidemateriaal op atomaire schaal herschikte en de poriën verkleinde tot verschillende, ongekende kleine maten, " zei professor Ostrikov.

"Deze kleine poriën betekenen dat wetenschappers moleculen in verschillende groottes kunnen 'zeven' om ze afzonderlijk te bestuderen. Het zou de weg kunnen openen naar vroege detectie van kanker, bijvoorbeeld, door middel van een bloedtest die DNA kon detecteren dat door kanker werd geproduceerd voordat de tumor zich ontwikkelde.

"Deze nieuwe ionenondersteunde manipulatie van materie op de kleinste lengteschalen veranderde het gedrag van het aluminiumoxide volledig:toen we matige blootstelling aan heliumionen toepasten, zijn poriën slonken, toen we de blootstelling aan de ionen verhoogden, veranderde dit normaal broze en poreuze keramiek in een superplastic en kreeg het de mogelijkheid om meer dan twee keer uit te rekken zonder te breken."

Dokter Wolff, van de centrale analytische onderzoeksfaciliteit van QUT in het Institute for Future Environments, zei dat de ontdekking wetenschappers in staat zou stellen om met materialen te spelen en de eigenschappen van de materialen in realtime te zien veranderen.

"We kunnen nu spelen met atomaire bindingen en zien hoe we ze kunnen gebruiken om de manipulatie van materie op nanometrische schaal te beïnvloeden, ' zei dokter Wolff.

Dr. Aramesh, de hoofdauteur van de studie, zei dat deze bevinding voor onderzoekers en ingenieurs potentiële nieuwe methoden bood om toekomstige slimme materialen te ontwikkelen.

"Deze nieuwe manier om materialen opnieuw te ontwerpen, zal onderzoekers en ingenieurs helpen om nieuwe slimme materialen met verschillende functies te creëren, bijvoorbeeld, nieuwe geneesmiddelen, ziektediagnostiek en kwantumcomputers, ' zei dokter Aramesh.

"We kunnen heliumionmicroscopen gebruiken om bijna elk materiaal in beeld te brengen en structuren te bouwen die zo klein zijn als een DNA-streng, zo klein dat je er 64 miljard in een enkele regendruppel zou kunnen passen.

"Nu we materie op nanometerschaal kunnen zien en manipuleren, worden we alleen beperkt door onze verbeeldingskracht in materiaalontwerp."