Чтобы создать металлические нанокристаллы, новозеландские и австралийские ученые экспериментировали с галлием, мягким серебристым металлом, который используется в полупроводниках и, что необычно, разжижается при температуре чуть выше комнатной. Их результаты только что были опубликованы в журнале Наука.

Профессор Никола Гастон и научный сотрудник доктор Стеф Лэмби, оба из Вайпапа Таумата Рау, Университет Окленда, и доктор Криста Стинберген из Те Херенга Вака, Университет Виктории в Веллингтоне, сотрудничали с коллегами из Австралии во главе с профессором Курошем Калантар-Заде из Университета Нового Южного Уэльса.

Австралийская команда работала в лаборатории с никелем, медью, цинком, оловом, платиной, висмутом, серебром и алюминием, выращивая кристаллы металлов в жидком растворителе галлия. Металлы растворялись в галлии при высоких температурах. После охлаждения появлялись металлические кристаллы, в то время как галлий оставался жидким. Новозеландская команда, входящая в состав Института передовых материалов и нанотехнологий Макдиармида, национального центра передового опыта в области исследований, провела моделирование молекулярной динамики, чтобы объяснить, почему из разных металлов образуются кристаллы разной формы. (Правительственный фонд Марсдена поддержал исследование.)

"Мы узнаем, что структура жидкого галлия очень важна", - говорит Гастон. "Это ново, потому что мы обычно думаем о жидкостях как о лишенных структуры или имеющих лишь случайную структуру". Ученые показали, что взаимодействие между атомистическими структурами различных металлов и жидким галлием приводит к появлению кристаллов различной формы.

Кристаллы включали кубы, стержни, шестиугольные пластины и формы цинковых снежинок. Шестиразветвленная симметрия цинка, при которой каждый атом окружен шестью соседями на эквивалентных расстояниях, объясняет дизайн снежинки. "В отличие от нисходящих подходов к формированию наноструктуры - путем вырезания материала - этот восходящий подход основан на самосборке атомов", - говорит Гастон. "Именно так природа создает наночастицы, и это одновременно менее расточительно и гораздо точнее, чем нисходящие методы". Она говорит, что исследование открыло новый, неисследованный путь для создания металлических наноструктур. "Также есть что-то очень классное в создании металлической снежинки!"