Ett team från Michigan State University har utvecklat en ny metod för att "rita" kristaller. Denna innovativa laserritningsteknik för kristaller möjliggör generering av kristaller på-beställning vid specificerade tider och platser, vilket ger mer exakta materialtillverkningsmöjligheter för områden som solceller, LED-belysning och medicinsk bildbehandling. Detta genombrott publicerades i det senaste numret av ACS Nano, en tidskrift från American Chemical Society.
Kristaller finns överallt, från tv-skärmar och rökdetektorer till ultraljudsapparater och ekolodssystem. Deras unika optiska och elektriska egenskaper underbygger moderna tekniska framsteg. Men traditionella odlingsmetoder resulterar ofta i att kristaller bildas vid slumpmässiga tidpunkter och platser, vilket gör det svårt att säkerställa kvalitet och konsistens. Denna osäkerhet har länge begränsat tillverkningen av hög-enheter.
För att möta denna utmaning använde teamet ultrasnabb laserteknik för att uppnå den första-nanoskala "ritningen" av kristaller någonsin. De valde blyhalogenidperovskitkristaller för sina experiment-material med betydande tillämpningar inom lysdioder, solceller och medicinsk bildbehandling.
Till skillnad från tidigare komplexa kristalltillväxtsteg använde teamet inte frökristaller som mallar. Istället riktade de sig mot en liten, glänsande guldnanopartikel -mindre än en-tusendel av diametern på ett människohår-med en laser. När en enda laserpuls träffade nanopartikelns yta genererade den omedelbar uppvärmning, vilket inducerade kristalltillväxt genom denna interaktion. Med hjälp av-höghastighetsmikroskopi kunde de till och med observera denna process i realtid.
Denna laserkristallritningsmetod liknar lasergravering på metall eller trä. Det förbättrar inte bara kontrollerbarheten av kristalltillverkning utan ger också nya forskningsverktyg för områden som energi, elektronik och kvantteknologi. Samtidigt hjälper det kemister att bättre förstå det långvariga-mysteriet med kristallbildning.
Med den här metoden kan teamet exakt kontrollera när och var kristaller växer. De kan sitta vid mikroskopet och bevittna det allra första ögonblicket av en kristalls födelse, som styr dess tillväxtriktning. Därefter planerar de att använda lasrar i flera färger för att "rita" mer komplexa kristallmönster och försöka skapa nya material som är ouppnåeliga med traditionella metoder.
