Onderzoekers hebben de allereerste methode aangekondigd om de groei van metaalkristallen uit afzonderlijke atomen te beheersen.

Gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie en ontwikkeld aan de Universiteit van Warwick, de methode, genaamd nanokristallometrie, maakt het mogelijk om precieze componenten te maken voor gebruik in nanotechnologie.

Professor Peter Sadler van de afdeling scheikunde van de universiteit merkte op dat "de doorbraak met nanokristallometrie is dat het ons in staat stelt om de nanowereld in beweging te observeren en direct te controleren".

Met behulp van een gedoteerde grafeenmatrix om atomen van het edelmetaalosmium te vertragen en vervolgens op te sluiten, konden de onderzoekers de groei van metaalkristallen controleren en kwantificeren. Wanneer de opgesloten atomen in contact komen met andere osmiumatomen, binden ze aan elkaar, uiteindelijk uitgroeien tot 3D metaalkristallen.

"Het op maat maken van nanoscopische objecten is van enorm belang voor de productie van de materialen van de toekomst", zegt dr. Barry van de afdeling scheikunde van de universiteit. "Tot nu toe de vorming van metalen nanokristallen, die essentieel zijn voor die toekomstige materialen, niet nauwkeurig kon worden gecontroleerd op het niveau van individuele atomen, onder milde en toegankelijke omstandigheden."

Prof. Sadler zegt:"De betekenis van nanokristallometrie is dat het het mogelijk heeft gemaakt om te groeien met precisie metaalkristallen die zo klein kunnen zijn als slechts 0,0000015cm, of 15 ångström, breed. Als een nano-apparaat een miljoen osmium-atomen nodig heeft, kunnen we van 1 gram osmium ongeveer 400 duizend apparaten maken voor elke persoon op deze aarde. Vergeleken met bestaande methoden voor kristalgroei biedt nanokristallometrie een aanzienlijke verbetering in de economische en efficiënte vervaardiging van nanoscopische precisie-objecten."

De onderzoekers stellen dat de nieuwe methode een scala aan potentiële toepassingen heeft. "We stellen ons het gebruik van Nanokristallometrie voor om nauwkeurige, elektronische schakelingen op atomair niveau en nieuwe opslagapparaten voor nano-informatie. De methode heeft ook een aanzienlijk potentieel voor gebruik bij de biosensing van geneesmiddelen, Ook DNA en gassen voor het creëren van unieke nanopatronen op oppervlakken voor veiligheidslabels en het verzegelen van vertrouwelijke documenten. Nanokristallometrie is ook een innovatieve methode voor het produceren van nieuwe metalen nanolegeringen, en vele combinaties zijn denkbaar. Ze kunnen zeer ongebruikelijke en nog onontgonnen eigenschappen hebben", merkte dr. Barry op.

Nanokristallometrie is mogelijk gemaakt door ultramoderne faciliteiten die alleen in het VK te vinden zijn aan de Universiteit van Warwick. "De vooruitgang in is mogelijk gemaakt dankzij ons gebruik van een state-of-the-art aberratie-gecorrigeerde hoge resolutie transmissie-elektronenmicroscoop, de enige microscoop van deze soort in het VK, die de potentie heeft om op deze manier individuele atomen in beeld te brengen. We weten dat dingen gemaakt zijn van atomen, maar het is echt zeldzaam om ze voor je ogen te zien dansen", zegt dr. Richard Beanland van de afdeling Natuurkunde van de universiteit.

In een commentaar op het commerciële potentieel voor nanokristallometrie Andrew Lee, Business Development Manager bij Warwick Ventures zei:"We denken dat de techniek van het team een ​​echte doorbraak kan zijn in termen van het bieden van de mogelijkheid voor micromanipulatie en derivatisering van een grafeenoppervlak; we zien in de toekomst meerdere commerciële kansen. We hebben een octrooiaanvraag en we zijn actief op zoek naar industriële partners met wie we in de toekomst kunnen samenwerken."