Çikaqo Universitetinin professoru Louise Lerner tərəfindən

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilib , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Çikaqo Universitetinin kimyaçıları əvvəllər qeyri-mümkün olan metal nitridləri kimi tanınan faydalı materiallar sinfindən nanokristalların necə hazırlanacağını nümayiş etdiriblər. Yuxarıda, dırnağınıza milyardlarla sığa biləcək qədər kiçik olan kristalların elektron mikroskop görüntüsü. Müəllif: Ruiming Lin

Nanokristallar o qədər faydalıdır ki, 2023-cü il Kimya üzrə Nobel mükafatının əsasını təşkil edib . Lakin faydalılığına baxmayaraq, elm adamları bu mikroskopik kristalları yalnız məhdud sayda materialdan hazırlaya biliblər. Çikaqo Universiteti və Arqon Milli Laboratoriyasındakı bir qrup kimyaçı əvvəllər qeyri-mümkün olan metal nitridləri kimi tanınan faydalı bir material sinfindən nanokristallar hazırlamağın yolunu elan ediblər.

Onların 15 iyulda Nature jurnalında dərc olunmuş tədqiqatı elektronika və çevik işıqlandırma və ya tibbi implantlar kimi digər texnologiyalar üçün yeni qapılar açır.

“Ənənəvi üsullarla sintez edilə bilməyən təxminən on iki materialdan ibarət bir sıra materialların necə hazırlanacağını göstərə bildik”, – deyə UChicago Universitetinin aspirantı və yeni məqalənin ilk müəllifi Ruiming Lin bildirib.

Metal nitridləri bu gün texnologiya və istehsalatda geniş istifadə olunur. Məsələn, qallium nitridi LED lampalarından tutmuş noutbuk ekranlarına qədər demək olar ki, bütün müasir işıqlandırma sistemlərində istifadə olunur. Bu cür materiallardan nanokristallar hazırlamaq qabiliyyəti onlarla nə edilə biləcəyini əsaslı şəkildə artırır. Sərt filmlərdən başqa, onlar bir gün polimerlərə qarışdırıla, inkjet çap edilə və parçalara və ya digər elastik cihazlara inteqrasiya edilə bilər.

“Bu, sahənin sərhədlərini əvvəllər fundamental məhdudiyyətlərdən kənara çıxarır və nitridlərin nanomateriallar kimi istifadəsinin təməlini qoyur”, – deyə UChicago Universitetində Kimya və Molekulyar Mühəndislik üzrə Ernest DeWitt Burton Fərqli Xidmət Professoru, Argonne Universitetinin alimi və məqalənin baş müəllifi Dmitri Talapin bildirib.Əridilmiş duz metodu alimlərə nanokristalların əmələ gəlməsini sabitləşdirməyə imkan verir. Solda: əridilmiş duz qarışığı; sağda, süfrə duzları. Müəllif: Ruiming Lin

Düzgün həll yolu

Nanokristallar, səsləri necə səslənsə, elə dədir — çox kiçik kristallar, o qədər kiçikdir ki, milyonlarla milyardlarla dırnağınıza sığa bilər. Bu miqyasda materiallar çox vaxt parlaq işıq yaratmaq və ya kimyəvi reaksiyaları sürətləndirmək kimi təəccüblü və faydalı xüsusiyyətlərə malik ola bilər.

Nəzəri olaraq, nanokristallar demək olar ki, hər şeydən hazırlana bilər. Lakin praktikada bu çox yönlülük qeyri-mümkün olub. Lin və Talapinin laboratoriyasındakı digər alimlər bunu dəyişdirə biləcəklərini görmək istəyirdilər. Xüsusilə qrup metal nitridlərinə diqqət yetirirdi. Bunlar metalların azotla qarışması zamanı hazırlanır və bir sinif olaraq möhkəm, bioloji uyğunluqlu, istiliyə və korroziyaya davamlıdırlar.

Metal nitridlərin davamlılığı onları istehlakçı elektronikası kimi istifadə üçün çox uyğun edir. Lakin eyni sabitlik onlardan nanokristallar hazırlamağa çalışan kimyaçılar üçün problem yaratdı. Kristallar əmələ gəldikdə, onların ionları son konfiqurasiyalarına çatmazdan əvvəl bir az dəyişməlidir, məsələn, kvadrat rəqs zamanı rəqs partnyorlarının dəyişməsi kimi. Lakin metal nitridlər tanqo rəqqasları kimi son dərəcə güclü bağlar əmələ gətirirlər, buna görə də partnyorlarını dəyişdirməkdə tərəddüd edirlər.

Talapin dedi: “Əgər bu proses zamanı rabitələr qırıla bilmirsə, bu, nanokristallar üçün ölüm hökmüdür. Səhv rabitə qurduqdan sonra hər şey yolundan çıxır.”

Komanda bildirib ki, problemin həlli iki hissədən ibarət olub.

Əvvəlcə Talapin laboratoriyası, reseptdə maye kimi əridilmiş duzların istifadəsinin nanokristalların əmələ gəlməsini sabitləşdirə biləcəyi ilə bağlı əvvəlki kəşfə əsaslanırdı . Daha sonra, daha çox təcrübə apararaq, metal-azot bağlarının daha asanlıqla ayrılmasına və yenidən bağlanmasına imkan verən temperatur və ammonyak təzyiqinin “ən yaxşı nöqtəsi” tapdılar.

Talapin dedi: “Bu proses çox qeyri-adidir – bu sahədəki bütün sağlam düşüncəyə ziddir. Biz yanaşmanı tamamilə yenidən nəzərdən keçirməli olduq.”

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Bir çox istifadəsi olan kristallar

Komanda təkcə qallium nitridindən deyil, həm də bir sıra digər əlaqəli nitridlərdən nanokristalların necə hazırlanacağını göstərdi. Bunlara tibbi implantlarda istifadə olunan titan nitridi; sənaye baxımından əhəmiyyətli ifrat keçirici olan niobium nitridi; və ümumi katalizator olan molibden nitridi daxildir.

Bu materiallar yalnız faydalı deyil, həm də nisbətən ucuzdur. Komanda ümid edir ki, onlardan nanokristal hazırlamaq imkanı onların faydalılığını daha da artıra bilər.

“Elektron mikroskopuna baxıb o kristalları ilk dəfə gördüyümü xatırlayıram”, Lin dedi. “Kəşf etdiyiniz bir şeyin tətbiqlərdə özünü göstərəcəyinə həmişə ümid edirsiniz. Düşünürəm ki, bir çox istifadə olacaq.”

UChicago-dan olan digər müəlliflər arasında Ningxin Jiang, Wooje Cho, Zirui Zhou, Di Wang, Justin Ondry, Zehan Mi, James Cassidy, Alex Hinckle, Alexander Filatov və John S. Anderson da var idi. Alimlər UChicago-da yerləşən Milli Elm Fondu Material Tədqiqatları Elm və Mühəndislik Mərkəzindəki, UChicago Yumşaq Maddə Xarakterizasiyası Müəssisəsindəki və Argonne Nanomiqyaslı Materiallar Mərkəzindəki resurslardan istifadə etdilər.

Nəşr detalları

Ruiming Lin və digərləri, Ammonyak təzyiqi əridilmiş duzlarda kolloid metal nitrid sintezini idarə edir, Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-10801-3

Jurnal məlumatı: Təbiət 

Əsas anlayışlar

0 ölçülü sistemlərKristal sistemlərMaye kristallarOptik materiallar və elementlərKvant nöqtələriYarımkeçiricilərSuperkeçiricilər

Çikaqo Universiteti tərəfindən təmin edilir