Những hiểu biết đầu tiên về sự phát triển của tinh thể kỹ thuật bằng các cụm nano kim loại chính xác ở cấp độ nguyên tử đã đạt được trong một nghiên cứu được thực hiện bởi các nhà nghiên cứu ở Singapore, Ả Rập Saudi và Phần Lan. Công trình được đăng trên tạp chí Nature Chemistry vào ngày 10 tháng 11 năm 2022.
>> Tham khảo: AI biến tín hiệu điện tâm đồ của đồng hồ thông minh thành công cụ chẩn đoán bệnh suy tim.
Chất rắn thông thường bao gồm các nguyên tử được tổ chức trong một mạng tinh thể. Đặc tính hóa học của các nguyên tử và đối xứng mạng xác định các tính chất của vật chất, ví dụ, cho dù đó là kim loại, chất bán dẫn hay chất cách điện.
Tính đối xứng của mạng tinh thể có thể bị thay đổi bởi các điều kiện xung quanh như nhiệt độ hoặc áp suất cao, điều này có thể gây ra sự chuyển đổi cấu trúc và thậm chí biến chất cách điện thành chất dẫn điện, tức là kim loại.
Các thực thể giống hệt nhau lớn hơn như hạt nano hoặc cụm nano kim loại chính xác về mặt nguyên tử cũng có thể tổ chức thành một mạng tinh thể, để tạo thành cái gọi là siêu vật liệu.
>> Tham khảo: Asphaltene biến thành graphene cho vật liệu tổng hợp.
Tuy nhiên, thông tin về cách thiết kế sự phát triển của những vật liệu như vậy từ các khối xây dựng của chúng rất khan hiếm vì sự phát triển của tinh thể là một quá trình tự lắp ráp điển hình.
Giờ đây, những hiểu biết đầu tiên về sự phát triển tinh thể kỹ thuật bằng các cụm nano kim loại chính xác ở cấp độ nguyên tử đã đạt được trong một nghiên cứu được thực hiện bởi các nhà nghiên cứu ở Singapore, Ả Rập Saudi và Phần Lan.
Họ đã tổng hợp được các cụm kim loại chỉ gồm 25 nguyên tử vàng, đường kính một nanomet. Những cụm này hòa tan trong nước do các phân tử phối tử bảo vệ vàng. Vật liệu cụm này được biết là tự lắp ráp thành các tinh thể đơn đóng gói chặt chẽ được xác định rõ khi dung môi nước bị bay hơi.
>> Tham khảo: Cách tăng cường can thiệp sớm đối với các rủi ro sức khỏe liên quan đến khí hậu.
Tuy nhiên, nhà nghiên cứu đã tìm ra một khái niệm mới để điều chỉnh sự phát triển của tinh thể bằng cách thêm các ion phân tử tetra-alkyl-ammonium vào dung môi. Các ion này ảnh hưởng đến tính chất hóa học bề mặt của các cụm vàng, kích thước và nồng độ của chúng được quan sát thấy là có tác động đến kích thước, hình dạng và hình thái học của các tinh thể được hình thành.
Đáng chú ý, hình ảnh kính hiển vi điện tử có độ phân giải cao của một số tinh thể tiết lộ rằng chúng bao gồm các chuỗi polyme của các cụm với các liên kết giữa các hạt bốn nguyên tử vàng. Hóa học bề mặt đã được chứng minh giờ đây mở ra những cách mới để chế tạo các siêu vật liệu dựa trên cụm kim loại để nghiên cứu các tính chất điện tử và quang học của chúng.
>> Tham khảo: Việc xóa gen Wt1 tạo ra những thay đổi trong cơ quan sinh sản của chuột.
Các vật liệu cụm được tổng hợp tại Đại học Quốc gia Singapore, hình ảnh kính hiển vi điện tử được thực hiện tại Đại học Khoa học và Công nghệ King Abdullah ở Ả Rập Saudi và mô hình lý thuyết được thực hiện tại Đại học Jyvaskyla, Phần Lan.
