Розроблено метод керованого створення матеріалів з колоїдних частинок

Колоїди є крихітними частинками розміром від декількох нм до декількох мк. Вони складаються з

набору молекул і можуть мати різні властивості взалежно від матеріалу, з якого вони виготовлені. У своїй роботі дослідники використовували кубічні колоїди, виготовлені зі скла. Вчені кажуть, що якщо залишити такі частинки у спокої, то вони швидко збираються у прості структури, такі як спотворені кубічні та гексагональні грати.

Натомість автори дослідження взяли невеликігрупи колоїдів і об'єднали їх у більші будівельні блоки. Зібрані разом такі кластери частинок формували структуру з властивостями відмінними від самозбирання.

Хіміки використовували емульсію вода в маслі, щобзібрати невеликі кластери із частинок. Цей метод, як зазначають автори, дозволяє часток вільно дифундувати всередину крапель під час стиснення, керуючи їх орієнтацією і впливаючи на геометрію кінцевої структури. Потім вчені стискали краплі води, що повільно випаровуються. Частинки всередині сформованого "будівельного блоку" утримуються разом сильними силами Ван-дер-Ваальса.

Будівельний блок із чотирьох колоїдів. Джерело: TU Delft

Дослідники відзначають, що одна з цілей дослідження – створити технологію розробки складних колоїдних структур на запит.

«Базова здатність попередньо збиратиоднакові деталі з різних будівельних блоків і створювати з них однакову структуру, або брати той самий будівельний блок і попередньо збирати різні частини, з яких виходять різні структури, насправді є основними "шаховими ходами" для складних інженерних конструкцій», - каже Грег ван Андерс, один із учасників дослідження.

За допомогою комп'ютерного моделювання талабораторні експерименти хіміки показали можливість створення і будівельних блоків, і складних структур, заснованих на цих блоках. У цьому моделювання допомагає спроектувати властивості майбутнього матеріалу. А специфічні властивості колоїдів, за словами вчених, можуть використовуватись для створення адаптивних матеріалів.

«За певних обставин колоїди можутьвести себе як атоми та молекули, але їх взаємодія менш сильна. Це робить їх перспективними будівельними блоками для нових матеріалів, наприклад, для інтерактивних матеріалів, які можуть адаптувати свої властивості до навколишнього середовища», — пояснює керівник дослідження.

Читати далі

У Всесвіті відбувається щось дивне: як пояснити нестиковки у постійній Хаббла

Гравітації та темної матерії не існує: головне про нову роботу фізиків

Вперше синтезовано графин – «диво матеріал нового покоління»