Er zijn overal om ons heen voorbeelden van kunst die de natuur imiteert - of het nu de pastelkleurige waterlelies van Monet zijn of de glasgeblazen Seaforms van Chihuly, de menselijke opvatting van natuurlijke fenomenen verblindt, maar verrast niet vaak.

Maar toen universitair hoofddocent natuurkunde Latika Menon afgelopen herfst onder de elektronenmicroscoop tuurde, ze ontdekte precies het tegenovergestelde. In plaats van kunst die de natuur imiteert, ze vond dat de natuur kunst imiteerde.

Menon groeide op in de oostelijke regio van India en was vaag bekend met een culturele dans uit de westelijke staat Rajasthan, bekend als de Bhavai-potdans. Behendige dansers wiegen met hun heupen terwijl een hoge stapel breedbuikige potten behoedzaam op hun hoofd balanceert. Terug in het lab in Northeastern, Menon's team heeft onlangs galliumnitride nanodraden gemaakt, die een opvallende gelijkenis vertoonde met die stapel potten.

Bovendien, een postdoctoraal onderzoeksmedewerker in het laboratorium van Menon, Eugen Panaitescu, sprong op de kar met een eigen culturele kunstreferentie. Panaitescu, die uit Roemenië komt, zag ook de beroemde Endless Column van zijn land weerspiegeld in de nanodraden. Opgedragen aan de gevallen Roemeense helden van de Eerste Wereldoorlog, Constantin Brancusi's 96 meter hoge monoliet is opgebouwd uit 17 driedimensionale ruiten, periodiek wankelend van een grotere omtrek naar een smallere.

Maar de nanodraden van de noordoostelijke onderzoekers vallen niet alleen op door hun esthetische aantrekkingskracht. Galliumnitride wordt gebruikt in een reeks van technologieën, waaronder het meest alomtegenwoordig in lichtemitterende diodes. Het materiaal heeft ook een groot potentieel voor zonnecelarrays, magnetische halfgeleiders, communicatieapparatuur met hoge frekwentie, En veel andere dingen. Maar deze geavanceerde toepassingen worden beperkt door ons beperkte vermogen om de groei van het materiaal op nanoschaal te beheersen.

Juist datgene dat Menon's nanodraden mooi maakt, is een doorbraak in haar vermogen om ze te verwerken voor deze nieuwe toepassingen. Ze zette kleine druppeltjes vloeibaar goudmetaal op een siliciumsubstraat neer, die fungeren als katalysatoren om gasvormig galliumnitride uit de atmosfeer van het experimentele systeem te halen. De nettokrachten tussen de kleine gouden druppel, de vaste ondergrond, en het gas zorgt ervoor dat de nanodraad in een bepaalde richting groeit, ze legde uit. Afhankelijk van de grootte van de goudkatalysator, ze kan draden maken die periodieke kartels vertonen.

"Het probeert eerst naar buiten te groeien, maar dat geeft het goud een groter oppervlak, "zei ze. "Dus nu wordt de draad naar binnen getrokken, en dan krijgt het goud een kleiner oppervlak, dus het groeit weer naar buiten." Deze innerlijke en uiterlijke groei herhaalde zich keer op keer om een ​​periodieke structuur te creëren die bijna 6 miljoen keer kleiner is dan de eindeloze kolom en is aanzienlijk veelbelovender voor gebruik in geavanceerde apparaten.

"Dat er heel weinig nanodraadtechnologie wordt toegepast in elektronica of optische apparaten, is te wijten aan het feit dat het erg moeilijk is om hun vorm en afmetingen te controleren, " zei Menon. Maar nu ze een heel eenvoudige manier heeft om de groei te beheersen, de volgende stap is om de grootte van de katalytische druppel waarmee ze begint te regelen.

Een ander voordeel van Menons benadering is het gebruik van wat Panaitescu 'macroscopische technieken' noemde om materialen op nanoschaal te maken. waardoor het schaalbaar en goedkoop is. "We controleren gewoon een paar parameters en laten het dan, laat het zijn natuurlijke ding doen, ’ legde Menon uit.