Ingenieurs van de Texas A&M University en Virginia Tech rapporteren belangrijke nieuwe inzichten in nanoporeus goud - een materiaal met groeiende toepassingen op verschillende gebieden, inclusief energieopslag en biomedische apparaten - allemaal zonder een laboratorium binnen te stappen.

In plaats van aanvullende experimenten uit te voeren, het team gebruikte beeldanalysesoftware die intern werd ontwikkeld om de bestaande literatuur over nanoporeus goud (NPG) te "mijnen". specifiek, de software analyseerde foto's van NPG uit zo'n 150 collegiaal getoetste artikelen, het snel meten van belangrijke kenmerken van het materiaal dat de onderzoekers vervolgens correleerden met schriftelijke beschrijvingen van hoe de monsters werden bereid. Een van de resultaten? Een recept, van soorten, voor het maken van NPG met specifieke kenmerken.

"We waren in staat om een ​​kwantitatieve wet terug te draaien die uitlegt hoe je NPG-functies kunt veranderen door de verwerkingstijden en temperaturen te veranderen, " zei Ian McCue, een postdoctoraal onderzoeker bij de Texas A&M Department of Materials Science and Engineering. McCue is hoofdauteur van een paper over het werk dat online is gepubliceerd in het nummer van 30 april van Wetenschappelijke rapporten .

Het team identificeerde ook een nieuwe parameter met betrekking tot NPG die zou kunnen worden gebruikt om het materiaal beter af te stemmen op specifieke toepassingen.

"Vóór ons werk, ingenieurs kenden één afstembare 'knop' voor NPG. Nu hebben we een tweede die ons nog meer controle zou kunnen geven over de eigenschappen van het materiaal, " zei Josh Stuckner, een afgestudeerde student aan Virginia Tech en co-auteur van het papier. Stuckner ontwikkelde de software die de nieuwe inzichten mogelijk maakte.

Andere auteurs zijn Dr. Michael J. Demkowicz, universitair hoofddocent bij de afdeling materiaalkunde en engineering van Texas A&M, en Dr. Mitsu Murayama, universitair hoofddocent bij Virginia Tech.

Nanoporeus goud wordt al zo'n 15 jaar bestudeerd, maar er is eigenlijk weinig bekend over de fysieke kenmerken en de limieten van de afstembaarheid voor specifieke toepassingen, het team schrijft in Wetenschappelijke rapporten .

Het materiaal is een driedimensionaal poreus netwerk van verweven strengen, of ligamenten. meerdere ligamenten, beurtelings, verbinden op punten die knooppunten worden genoemd. Al deze functies zijn bijna onvoorstelbaar klein. Stuckner merkt op, bijvoorbeeld, dat sommige van de kleinere poriën ongeveer drie DNA-strengen naast elkaar zouden passen. Als resultaat, McCue zei dat de algehele structuur erg complex is en dat het buitengewoon moeilijk en tijdrovend is om kenmerken zoals de lengtes tussen knooppunten en de diameters van ligamenten te meten. Maar de software van Stuckner heeft daar verandering in gebracht.

"Handmatig kan het 20 minuten tot meer dan een uur duren om de kenmerken van één afbeelding te meten, "Zei Stuckner. "We kunnen het zo doen, of zelfs gewoon tegen de computer zeggen dat hij een hele reeks afbeeldingen moet meten terwijl we weglopen."

Eerdere pogingen om NPG-kenmerken te meten leidden tot zeer kleine datasets van vijf of zes datapunten. Het Texas A&M/Virginia Tech-team heeft ongeveer 80 datapunten bekeken. Dat, beurtelings, stelde het team in staat om de nieuwe kwantitatieve beschrijving te maken van NPG-functies die verband houden met verschillende verwerkingstechnieken. Dat alles zonder daadwerkelijke experimenten te doen, gewoon slimme datamining en analyse, zei McCue.

Het werk heeft ook geleid tot nieuwe publicatierichtlijnen voor toekomstige onderzoekers. van de 2, 000 papers die het team oorspronkelijk analyseerde, slechts 150 hadden nuttige informatie.

"We moesten veel gegevens weggooien vanwege een slechte beeldkwaliteit of een gebrek aan schriftelijke informatie over hoe een bepaalde NPG werd verwerkt, "Zei McCue. "De nieuwe richtlijnen zouden dat kunnen voorkomen, uiteindelijk betere datamining mogelijk maken, niet alleen voor NPG, maar ook voor andere materialen."