En metod för kontrollerad framställning av material från kolloidala partiklar har utvecklats

Kolloider är små partiklar som varierar i storlek från några nm till några mikron. De består av

uppsättning molekyler och kan ha olika egenskaper iberoende på vilket material de är gjorda av. I sitt arbete använde forskarna kubiska kolloider gjorda av glas. Forskare säger att om de lämnas ensamma, samlas sådana partiklar snabbt till enkla strukturer som förvrängda kubiska och hexagonala gitter.

Istället tog författarna till studien smågrupper av kolloider och kombinerade dem till större byggstenar. Tillsammans bildade sådana kluster av partiklar en struktur med egenskaper som skilde sig från självmonterande.

Kemister använde en vatten-i-olja-emulsion för attsamla små kluster av partiklar. Denna metod, som noterats av författarna, tillåter partiklarna att fritt diffundera in i dropparna under komprimering, kontrollera deras orientering och påverka den slutliga strukturens geometri. Forskarna klämde sedan ut de långsamt förångande vattendropparna. Partiklarna i den bildade "byggstenen" hålls samman av starka van der Waals-krafter.

En byggsten av fyra kolloider. Källa: TU Delft

Forskarna konstaterar att ett av målen med studien är att skapa en teknik för utveckling av komplexa kolloidala strukturer på begäran.

"Grundläggande förmåga att förmonterasamma delar från olika byggstenar och skapar samma struktur från dem, eller att ta samma byggsten och förmontera olika delar från vilka olika strukturer erhålls, är faktiskt de viktigaste "schackdragen" för komplexa tekniska strukturer, säger Greg van Anders, en av studiedeltagarna.

Genom datorsimulering ochI laboratorieförsök har kemister visat möjligheten att skapa både byggstenar och komplexa strukturer utifrån dessa block. Samtidigt hjälper modellering till att designa egenskaperna hos det framtida materialet. Och de specifika egenskaperna hos kolloider, enligt forskare, kan användas för att skapa adaptiva material.

"Under vissa omständigheter kan kolloiderbeter sig som atomer och molekyler, men deras interaktion är mindre stark. Det gör dem till lovande byggstenar för nya material, som interaktiva material som kan anpassa sina egenskaper till sin miljö, förklarar Laura Rossi, ledande forskare.

Läs mer

Något konstigt händer i universum: hur man förklarar inkonsekvenser i Hubble-konstanten

Gravitation och mörk materia existerar inte: det viktigaste med fysikernas nya arbete

För första gången syntetiserades en karaff - "ett mirakelmaterial av en ny generation"