Гарвардські дослідники виростили нано-сад, повний найкрасивіших кристалічних кольорів
Важко собі уявити, що глянувши в окуляр мікроскопа можна опинитися посеред нано-саду, повного квітучих квітів найрізноманітніших і дивовижних форм. Але саме таку картину побачили дослідники з Гарвардського університету, які займалися пошуком нових способів формування з мікроскопічних кристалів складних структур, які, по щасливій випадковості придбали красиві і дивні форми.
Вім Л. Нурдуин (Wim L. Noorduin) і його колеги з Лабораторії нанотехнологій Гарвардського університету (Harvard Nanotech Lab) намагалися відтворити на нанорівні процеси, що призводять до формування коралових рифів, раковин морських тварин та інших складних мінеральних структур природного походження.
Ці мікроскопічні "квіти" були створені за допомогою змішування хлориду барію і силікату натрію, рідкого скла, в пробірці, заповненої водою. В результаті реакції, в якій бере участь ще вуглекислий газ з повітря, виходять кристали, що складаються з карбонату барію і карбонату кремнію, які не розчиняється у воді.
Дослідники виявили, що процесом "самозбірки" кристалів можна управляти, отримуючи кристали різної форми, розмірів і напрямком росту. В якості регулюючих важелів" використовувалися зміни температури навколишнього середовища, кількість (концентрація) вуглекислого газу, який бере участь в хімічній реакції та рівень кислотності (PH) води, в якій відбувався весь процес вирощування кристалів.
Збільшення концентрації вуглекислого газу призводило до зростання широких плоских "листя" кристалічних квітів, а зміни рівня кислотності води дозволяли створити хвилеподібну форму "листя" і "пелюсток" крихітних квітів.
Плавно згинаються пелюстки, тонкі ніжки і гострі шипи кристалічних квітів, сформовані з кристалів карбонату барію і карбонату кремнію, демонструють ефективність технології, розробленої дослідниками. Використовуючи цю методику, дослідники успішно вирощували кристали не тільки в об'ємі води, але і на поверхнях скляних та металевих пластин, що дозволить в майбутньому використовувати подібні структури і технологію для виробництва крихітних мікроелектромеханічних (MEMS) пристроїв та інших наноустройств, що використовуються в сучасній оптиці та електроніці.
Зображення, які можна тут побачити, були отримані за допомогою растрового електронного мікроскопа, який, використовуючи промінь електронів, що дозволяє отримати зображення зовсім крихітних об'єктів. А кольори зображень були додані пізніше на комп'ютері при цифровій обробці отриманих знімків.