Исследователи из Австралии и Новой Зеландии вырастили металлические кристаллы, которые имеют ‘удивительное сходство’ со снежинками. Как и их ледяные собратья, металлические хлопья демонстрируют поразительные и разнообразные симметричные узоры. Понимание того, как контролировать структуру, которую приобретают подобные материалы, может помочь исследователям разработать новые наноматериалы со специально подобранными физическими свойствами.
Снежинки известны своими удивительными шестигранными узорами. Эти упорядоченные структуры образуются за счет гексагонального способа, которым молекулы воды располагаются в растущей решетке льда.
Источник: © Waipapa Taumata Rau/University of Auckland
Эта металлическая снежинка была выращена в растворителе галлия
Команда под руководством профессора Королевского Мельбурнского технологического института Торбен Даенеке, Университета Нового Южного Уэльса Kourosh Kalantar-Zadeh и Оклендского университета Никола Гастон теперь имитируют этот естественный процесс в металлургических системах. Они начали с получения кристаллов цинка из жидкого металлического растворителя галлия. Затем эксперименты были распространены на другие металлические растворители, включая олово, висмут, серебро, марганец, никель, медь, платину, а также комбинацию марганца и алюминия.
Подобно снежинкам, металлические хлопья были способны образовывать различные типы структур, включая дендриты, пластины, фракталы, призмы и иглы.
Исследователи смогли показать, что решетчатая структура кристаллических ядер и их взаимодействие с растворителем галлия являются ключевыми факторами, определяющими форму конечной чешуйки. ‘Мы узнали, что структура жидкого галлия очень важна,’ — сказал Гастон в интервью Университету Окленда website. ‘Это ’новинка, потому что мы обычно думаем о жидкостях как о лишенных структуры или имеющих лишь случайную структуру.’
‘В отличие от подхода "сверху вниз" к формированию наноструктуры – путем вырезания материала – этот подход "снизу вверх" основан на самосборке атомов,’ добавил Гастон. ‘Именно так природа создает наночастицы, и это менее расточительно и гораздо более точно, чем методы "сверху вниз"’