包括紐約大學研究人員在內的一支工程師團隊,已經開發出了一種制造自組裝“膠體鉆石”(Colloidal Diamonds)的簡便方法。據悉,膠體是懸浮在流體中的顆粒混合物。與分為溶質和溶劑的溶液不同,膠體組合不會發生溶解,而是兩者保持相對獨立的相態。在某些情況下,可以促使這些粒子鏈接成各種晶體結構,進而用于光學設備的制造。
不同膠體形態的3D模型
問題在于,基于傳統方法的自組裝“膠體晶體”難以批量制造,但新工藝有助于制造更優異的光學器件。
通過與每個顆粒相連的“DNA鏈”,當它們在液體中漂浮時,該鏈也能夠以特定的方式連接,同時維持顆粒的特定結構。
通過改變“DNA鏈”在例子上的附著位置,還可衍生出膠體立方、線、金字塔等結構,只是“鉆石態”仍難以捉摸。
膠體通過“DNA鏈”聚到一起
想要構成菱形,粒子需要以交錯形式粘向一處,但它們通常不具有這樣的選擇性。反之,它們的“DNA鏈”只會黏在能碰到的任何東西上。
慶幸的是,在這項新研究中,紐約大學(NYU)、法國科學研究中心(CNRS)和韓國成均館大學的研究人員們,已經找到了可使之形成“鉆石態”的新方法。
“鉆石膠體”的微觀圖像
新工藝的訣竅始于金字塔結構,接著以交錯形式彼此互鎖。之后即便排出了液相,這些晶體仍能夠保持結構上的穩定,這點在實際應用上顯得尤為重要。
研究團隊指出,這種特殊的安排,或在光子學領域發揮巨大的作用,比如用于光波導、濾波器、激光諧振器等組件的制造。
用“DNA膠水”聚在一起的鉆石態膠體
據悉,在光子學中,光可替代電路部分。作為對比,傳統計算機仍屬于“電子”設備。具有新結構的自組裝“鉆石膠體”,顯然更易于批量生產,從而加速光子技術的發展。
有關這項研究的詳情,已經發表在近日出版的《自然》(Nature)期刊上。
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原文標題:研究人員找到了制造“膠體鉆石”的新方法
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