Niskotehnološki način za stvaranje visokotehnoloških materijala

Pomoću jednostavne postavke, istraživači su mogli precizno kontrolisati širinu zona i njihovu razmaknutost. To bi mogao biti lak i isplativ način za proizvodnju optike, elektronike ili senzora, piše Phys.org.

U čitavoj svojoj jednostavnosti, eksperiment i njegovi rezultati si izuzetni. Plastična ploča izgleda prilično obično sa svojom braonkastom bojom. Međutim, kad laserski zrak prođe kroz nju, obrazac tačaka se pojavi s druge strane: to je rezultat regularnih uskih zona kristala ugrađenih u plastiku, nevidljivo golim okom.

Preporučujemo

Obično tako precizna kontrola formiranja obrasca za elektroniku zahteva skupe i kompleksne tehnike kao što je litografija.

Cilj je otkrivanje jednostavnih, prirodom inspirisanih metoda za stvaranje takvih komponenti. „U prirodi pronalazite regularne obrasce svuda, od zebrinih pruga do šara na leptirovom krilu. Želimo da upotrebimo samoorganizujuću, biološki inspirisanu strategiju za stvaranje visokotehnoloških materijala. Ovo istraživanje je dobar korak u tom pravcu“.

Potapanje umesto sažimanja

Kristali u obrascu formiraju se putem hemijske reakcije između supstance u gelu (koji se stvrdne u plastičnu ploču nakon eksperimenta) i supstance u rastvoru koja se razlije u gel. Formiranje kristalnih zona u ovom takozvanom reakcija-difuzija procesu je već bio poznat.

Godine 2022, istraživači su objavili rad koji pokazuje da mogu stvoriti regularnu strukturu zona neznatnim sažimanjem gela. Ta opservacija ih je naterala da razmišljaju može li jednostavnije od sažimanja.

„Primetili smo da nivo tečnosti i lokacija reakcije u gelu ostaju na istoj distanci tokom sažimanja. To dovodi do regularne strukture zona. Mislili smo da možemo postići isti rezultat postepenim potapanjem gela u tečnost umesto da pustimo da se tečnost razlije u gel“, objašnjava Kampenhaut.

Ova jednostavna postavka je odmah delovala.

Manje zone za primene

Brzo je postalo jasno da distanca između zona zavisi od brzine porasta nivoa tečnosti. Što brže potapate gel u tečnost, zone će biti bliže jedna drugoj. Prvobitno je razdaljina između zona bila 200 mikrometara sa varijacijom od samo šest mikrometara. Sad je najmanja distanca između zona sedam mikrometara.

„Za mnoge interesantne primene, bitno je da zone budu još bliže jedna drugoj, na distanci od oko 0,2 mikrometra ili manje“, kaže Kampenhaut. Istraživanje će se fokusirati na taj cilj u budućnosti. Takođe je pokazano da je metod skalabilan – funkcioniše sa pločom veličine A4 lista papira.

To sugeriše da je pogodan za proizvodnju elektronike na veliko. Osim toga, možete prekriti nekoliko ploča sa zonama, svaka malo zarotirana. To omogućava stvaranje polarizujućeg filma za artikle kao što su naočare za sunce ili sočiva.

Još jedna primena je ultrasenzitivni senzor pritiska, Kad postavite dva sloja parelelno jedan u odnosu na drugi, oni stvaraju takozvani Moire obrazac, koji se menja ako se slojevi malo pritisnu jedan prema drugom. Možete videti promenu golim okom kad je gel pritisnut za 20 mikrometara.

U budućnosti će Kampenhaut istraživati da li može promeniti sastav zona putem hemijskih modifikacija kako bi bile pogodnije za primenu. To bi se moglo postići pomoću ranije razvijenih metoda za pretvaranje kalcijum-karbonata u poluprovodnike.

Štaviše, dobijeni filmovi liče na fotografski film, u kojem soli srebra takođe doprinose boji i kontrastu. „Istražujemo da li možemo primeniti hemijsko znanje u pogledu fotografije za razvoj filmova za druge primene“.

(Telegraf Nauka/Phys.org)