Yksi nanoteknologian isoimmista haasteista on hallita yksittäisten nanohiukkasten muotoa, kokoa ja rakennetta. Fyysisillä menetelmillä pystytään tuottamaan homogeenisia nanohiukkasia, joiden pinta on puhdas. Mahdollisuudet säädellä hiukkasen muotoa ja tarkkaa rakennetta tällä keinoin ovat kuitenkin niukat.
Helsingin yliopiston ja Okinawan tiede- ja teknologiainstituutin (OIST) yhdessä tekemä tuore tutkimus osoitti, että yhdistämällä rauta- (Fe) ja kulta- (Au) nanohiukkasia voidaan yksivaiheisella valmistusmenetelmällä saada aikaan ennennäkemättömän monimutkainen mutta ennakoitava rakenne. Professori Flyura Djurabekova Helsingin yliopistosta ja professori Mukhles Sowwan OISTista onnistuivat selittämään kasvumekanismin yksityiskohtaisella ja monivaiheisella mallilla, jonka he loivat käyttämällä laskennallista mallinnuskehystä.
Mallissa kineettisten ja termodynaamisten vaikutusten yhdistelmä selittää, kuinka sulautetut kultakerrokset muodostuvat ja löytävät paikkansa rautakuution pinnalla ikään kuin kultaisena koristeena. Tulosten avulla on mahdollista suunnitella erilaisia nanohiukkasten yhdistelmiin perustuvia sovelluksia. Tulokset julkaistiin tänä keväänä arvostetussa avoimessa julkaisussa Advanced Science.
“Kun luonto yllättää meidät odottamattoman kauniilla kuviolla, meidän täytyy tunnistaa ilmiö ja selittää se. Kun teemme näin yhteistyötä luonnon kanssa, on se valmis opettamaan meitä”, Djurabekovan tutkimusryhmässä työskentelevä tutkijatohtori Junlei Zhao kuvailee.
Nykyään voidaan nano-kokoluokan ilmiöitä tutkia hyvinkin tarkasti käyttämällä tehokkaita laskennallisia ohjelmistoja ja nykyaikaisia supertietokoneita. Laskentakyvystä hyötyy niin perustutkimus kuin sovellukset, joilla ratkotaan monenlaisia haasteita.
Lue lisää
Nanoparticles can grow in cubic shape
Tutkimusryhmän sivu: Materials for Accelerator Technology
Kysy lisää
Professori Flyura Djurabekova, Helsingin yliopisto,
flyura.djurabekova@helsinki.fi, +358 504480924
Twitter: @FlyuraD