От х:

Днес в x:

15 °C

Студентски експеримент доведе до Свещения Граал на фотониката

Колоидният диамант е мечта на изследователите от 90-те години на миналия век. Тези структури - стабилни, самостоятелно образуващи се от миниатюрни материали, имат потенциала да направят светлинните вълни толкова полезни, колкото електроните в електрониката, и обещават множество други приложения. Но макар идеята за колоидните диаманти е разработена преди десетилетия, никой не е успял да произведе надеждно такива структури. Досега.

Изследователи, водени от Дейвид Пайн, професор по химично и биомолекулярно инженерство в NYU Tandon School of Engineering и професор по физика в университета на Ню Йорк са разработили нов процес за надеждно самосглобяване на колоиди в диамантена формация, който може да доведе до тяхното евтино масово производство. Откритието е публикувано в Nature.

То може да отвори вратата за високоефективни оптични вериги, напредък в оптичните компютри и лазери, светлинни филтри, които са по-надеждни и по-евтини за производство от всякога, и още много други.

Пайн и колегите му, включително водещият автор Минсин Хе, постдокторант в Катедрата по физика в Нюйоркския университет и Стефано Сакана, доцент по химия там, изучават колоидите и възможните начини за тяхното структуриране от десетилетия.

Тези материали са изградени от сфери, стотици пъти по-малки от диаметъра на човешки косъм, които могат да бъдат подредени в различни кристални форми в зависимост от това как сферите са свързани помежду си. Всеки колоид се прикрепя към друг с нишки от ДНК, залепени за повърхности на колоидите. Когато колоидите се сблъскат помежду си в течна баня, ДНК се задържа и колоидите се свързват. В зависимост от това къде е прикрепена ДНК към колоида, те могат спонтанно да създадат сложни структури.

Този процес е използван за създаване на струни от колоиди и дори колоиди в кубична формация. Но тези структури не създадоха Свещения Граал на фотониката - лентов филтър за видима светлина. Подобно на полупроводника, който филтрира електрони във верига, лентовият филтър пропуска определени дължини на вълната на светлината. Филтрирането на светлината по този начин може да бъде надеждно, ако колоидите са подредени в диамантена формация. Но процесът се счита за твърде труден и скъп за извършване в комерсиален мащаб.

Изследователите откриват механизъм, който спонтанно създава необходимите шахматни връзки,  без трудоемкия и скъп процес на изграждане на тези структури чрез наномашини. Този механизъм позволява на колоидите да се структурират сами, без да е необходима външна намеса. Освен това диамантените структури са стабилни, дори когато течността, в която се образуват, се отстрани.

Откритието е направено, когато Хе - студент в нюйоркския университет по това време, забелязва необичайна характеристика на колоидите, които синтезира в пирамидална формация. Той и колегите му изследвали всички начини, по които тези структури могат да бъдат свързани. Когато това се случило, те осъзнали, че са попаднали на правилния метод. "След създаването на всички тези модели веднага видяхме, че сме създали диаманти", казва Хе.

Първите самосглобени колоидни диамантени решетки ще отворят нови възможности за изследвания и развитие на важни технологии на Министерството на отбраната, казва д-р Иън Рънърстрьом, мениджър на програмата ARO, елемент от армейската изследователска лаборатория на командването за развитие на бойните способности на американската армия.

Той обясни, че потенциалното бъдещо развитие включва прилагането на 3D фотонните кристали във високоефективни лазери, за намалено тегло и енергийни нужди на прецизни сензори и насочени енергийни системи, за прецизен контрол на светлината в 3D интегрални фотонни схеми и други.

Военната програма ARO подкрепя високорискови изследвания с висок ефект, отдолу-нагоре, за създаване на необикновени материали, които преди това е било невъзможно да се направят.

Екипът, който включва още Джон Галес, студент по физика в университета на Ню Йорк, и Чей Гон, постдокторант в Университета на Пенсилвания, също бивш студент по химия в Ню Йорк, сега са фокусирани върху това как тези колоидни диаманти могат да бъдат използвани на практика. Те вече създават материали, използвайки новите си структури, които могат да филтрират оптичните дължини на вълните, за да докажат тяхната полезност в бъдещите технологии.

Mingxin He et al, Colloidal diamond, Nature 2020. DOI: 10.1038/s41586-020-2718-6

Facebook коментари

Коментари в сайта

Хороскоп за 24.10.2020

Хороскоп за Овен

Овен
Ако днес се нуждаете от съвет, допитайте се до близък приятел или роднина. Така може да не се съмнявате в неговата лоялност. Видимо се нуждаете от промяна на обстановката около себе си. Сами можете да си създадете душевен комфорт, но също се погрижете и за близките си. Любовта ви се усмихва днес.
24 окт 2020

Хороскоп за Телец

Телец
По-често давайте израз на добрите чувства към близките си, за да се радвате на взаимност. Духът ви ще укрепне и това ще се отрази благоприятно на живота ви. Въпросите, които ви вълнуват ще намерят по-бързо решението си, срещайки разбиране и подкрепа. Не правете компромиси с нещата, които са важни за вас.
24 окт 2020

Хороскоп за Близнаци

Близнаци
Планирате да свършите много неща днес, но ако не се организирате по подобаващ начин, едва ли ще доволни от резултатите, които постигате. Част от вас губят прекалено много време в колебания и това едва ли ще им помогне да се вместят в предвидените за работата им срокове. Можете да оползотворите свободното си време с активно раздвижване или спорт.
24 окт 2020

Хороскоп за Рак

Рак
По никакъв друг начин не виждате изхода от нещата за себе си, освен като победители. Това ви поведение ви поставя най-отпред и ви мотивира да дадете най-доброто от себе си. Нямайте колебания относно начина си на действие, вие знаете къде са силните ви страни. Ще имате подкрепа, ако такава ви е нужна.
24 окт 2020

Хороскоп за Лъв

Лъв
Ще останете доволни днес от това, което се случва около вас. Имате възможността да изпълните намеренията си и го правите по блестящ начин. Измъквате се ловко от деликатна ситуация и то в печеливша позиция. Ще ви се наложи да изчакате още нещо, което досега не ви се е отдавало, скоро ще успеете да го направите според предварителните си планове.
24 окт 2020

Хороскоп за Дева

Дева
Очаква ви дълго мечтан ден в домашна обстановка, където атмосферата едва ли ще бъде нарушавана от разноречия и други неприятни неща. Наслаждавайте се на спокойствието си и ако имате време подгответе плановете си за предстоящата седмица.
24 окт 2020

Хороскоп за Везни

Везни
Придържайте се към онова, което се изисква от вас, за да не ви вземат за особняци. Желаете да имате повече свобода, но засега се задоволете с това, което ви се предлага. Ще намерите верния път към сърцето на желания от вас човек, но трябва и вие да дадете от себе си повече.
24 окт 2020

Хороскоп за Скорпион

Скорпион
След усилията ви напоследък парите няма да закъснеят. Постепенно възстановявате обичайния си ритъм на живот. Без излишни усилия получавате това, което искате. Добри новини свързани с близките ви правят деня ви още по-хубав. Съвместни ангажименти ви дават възможност да получите добри позиции.
24 окт 2020

Хороскоп за Стрелец

Стрелец
Помислете кое е най-доброто за вас и семейството, и с него се заемете. Краткосрочните цели са за предпочитане, виждате резултатите веднага и това ви дава сили да продължите. Освен това се нуждаете и от почивка, а също и от развлечения. Дали ще ви стигне времето всичко…
24 окт 2020

Хороскоп за Козирог

Козирог
Днешният ден едва ли ще си останете у дома. Независимо с какво ще го свържете, бъдете сигурни, че ще останете доволни от прекараното време. Разтоварвате се сред хора, които не сте виждали отдавна или пък виждате за пръв път. При всички случаи промяната на обстановката ви се отразява особено добре.
24 окт 2020

Хороскоп за Водолей

Водолей
Ще имате възможност да изчистите някои стари задължения. В интимен план искреността би ви донесла успех, колкото и невероятно да звучи. Бъдете открити за желанията си и може да се изненадате от споделената обич, която ще срещнете. Приемате на доверие думите на непознат за вас, но не се лъжете.
24 окт 2020

Хороскоп за Риби

Риби
С желание ще се погрижите за близките ви хора, но и не само защото ще бъдете помолени за това. Добре съзнавате, че помагайки им да подредят живота си, помагате и на себе си. Изразявайки уважение към мнението на околните, ще откриете, че симпатиите ви са взаимни и от това ще последват интересни развития.
24 окт 2020

Случаен виц

Последни новини