Stanford revolutioniert die Materialwissenschaft mit formverändernden Nanopartikeln
von Clarence Oxford
Los Angeles CA (SPX) 26. März 2024
Forscher der Stanford University haben den Einsatz des 3D-Nanodrucks zur Herstellung von Nanopartikeln vorangetrieben, die eine neue Ära formverändernder Materialien einläuten könnten. Die von Assistenzprofessorin Wendy Gu von der Fakultät für Maschinenbau geleitete Forschung konzentriert sich auf die Herstellung von archimedischen Tetraederstümpfen (ATTs), einer geometrischen Form, von der seit langem angenommen wurde, dass sie erhebliche Phasenwechselfähigkeiten besitzt, die jedoch aufgrund von Herstellungsherausforderungen schwer fassbar war.
Gus Team hat Zehntausende dieser Partikel erfolgreich per Nanodruck hergestellt, die sich selbst zu Kristallstrukturen zusammenfügen, die das Potenzial für schnelle Zustandsänderungen haben. Diese Veränderungen ähneln der Art und Weise, wie gehärteter Stahl hergestellt wird oder wie digitale Speichermedien Daten speichern. Die Beherrschung solcher Phasenübergänge hat enorme, vielversprechende Innovationen in der Technik und den Materialwissenschaften zur Folge.
Archimedische Tetraederstümpfe, die für ihr Potenzial zur Phasenverschiebung bekannt sind, waren außerhalb von Computersimulationen schwer herzustellen. Gus Team hat mithilfe des 3D-Nanodrucks nicht nur die Produktion erreicht, sondern auch die praktische Anwendung dieser Partikel demonstriert. Durch die präzise Kontrolle ihrer Form hat das Team neue geometrische Strukturen mit wertvollen physikalischen Eigenschaften erschlossen.
Die Forschung hebt zwei unterschiedliche geometrische Anordnungen von ATTs hervor: ein sechseckiges Muster, das einer Bergkette im Nanomaßstab ähnelt, und eine Quasi-Diamantstruktur, die mit Eiern in einem Karton verglichen wird. Insbesondere Letzteres ist eine gefragte Konfiguration in der Photonik, die zahlreiche wissenschaftliche Möglichkeiten eröffnet.
Zukünftige Materialien, die diese 3D-gedruckten Partikel nutzen, könnten schnelle, reversible Phasenänderungen durch äußere Reize wie Magnetfelder oder elektrische Ströme ermöglichen. Gu stellt sich Anwendungen vor, die von energieeffizienten Solarpanelbeschichtungen bis hin zu innovativen Computerspeicherlösungen reichen. Die laufenden Arbeiten zielen darauf ab, diesen Nanopartikeln magnetische Eigenschaften zu verleihen und so ihren Nutzen weiter zu erweitern.
Gus Forschung, die in Nature Communications ausführlich beschrieben wird, markiert einen bedeutenden Fortschritt in der praktischen Anwendung phasenverändernder Materialien mit dem Potenzial, verschiedene Bereiche von der Energie bis zur Informatik zu beeinflussen.
Forschungsbericht:Direkte Beobachtung von Phasenübergängen in tetraedrischen Mikropartikeln unter quasi-2D-Einschluss
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- Quelle: https://www.spacedaily.com/reports/Revolutionizing_Material_Science_Stanfords_breakthrough_in_Shapeshifting_Nanoparticles_999.html
