Et team fra Michigan State University har utviklet en ny metode for å "tegne" krystaller. Denne innovative laserkrystalltegningsteknologien muliggjør generering av krystaller på -ønskelig måte på bestemte tider og steder, og gir mer presise materialproduksjonsmuligheter for felt som solceller, LED-belysning og medisinsk bildebehandling. Dette gjennombruddet ble publisert i siste utgave av ACS Nano, et tidsskrift fra American Chemical Society.
Krystaller er allestedsnærværende, fra TV-skjermer og røykdetektorer til ultralydenheter og ekkoloddsystemer. Deres unike optiske og elektriske egenskaper underbygger moderne teknologiske fremskritt. Tradisjonelle vekstmetoder resulterer imidlertid ofte i at det dannes krystaller på tilfeldige tidspunkter og steder, noe som gjør det vanskelig å sikre kvalitet og konsistens. Denne usikkerheten har lenge begrenset produksjonen av høy-enheter.
For å møte denne utfordringen brukte teamet ultrarask laserteknologi for å oppnå den første-nanoskala "tegningen" av krystaller noensinne. De valgte blyhalogenid-perovskittkrystaller for sine eksperimenter-materialer med betydelige anvendelser innen lysdioder, solceller og medisinsk bildebehandling.
I motsetning til tidligere komplekse krystallveksttrinn, brukte ikke teamet frøkrystaller som maler. I stedet siktet de mot en liten, skinnende gullnanopartikkel -mindre enn én-tusendel av diameteren til et menneskehår-med en laser. Når en enkelt laserpuls traff nanopartikkelens overflate, genererte den øyeblikkelig oppvarming, noe som induserte krystallvekst gjennom denne interaksjonen. Ved å bruke høyhastighetsmikroskopi kunne de til og med observere denne prosessen i sanntid.
Denne laserkrystalltegningsmetoden ligner lasergravering på metall eller tre. Det forbedrer ikke bare kontrollerbarheten til krystallproduksjon, men gir også nye forskningsverktøy for felt som energi, elektronikk og kvanteteknologi. Samtidig hjelper det kjemikere bedre å forstå det langvarige-mysteriet med krystalldannelse.
Ved å bruke denne metoden kan teamet nøyaktig kontrollere når og hvor krystaller vokser. De kan sitte ved mikroskopet og være vitne til det aller første øyeblikket av en krystalls fødsel, og styrer dens vekstretning. Deretter planlegger de å bruke lasere i flere farger for å "tegne" mer komplekse krystallmønstre og forsøke å lage nye materialer som er uoppnåelige gjennom tradisjonelle metoder.
