初めての本物

科学者たちは、原子より大きく、コロイドよりは小さい粒子を観察することに成功しました。

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結晶はさまざまな物質を構成します。 たとえば、塩、砂糖、雪の結晶、宝石などに含まれています。 いずれの場合も、結晶は高度に秩序だった層状構造になっています。 結晶は自然界のどこにでも存在しますが、結晶がどのように形成されるかに関する情報の多くは謎のままです。

この謎は、新たな突破口によって解明が遅れました。 ノースウェスタン大学の研究者は、最適化された顕微鏡を使用して、ナノ粒子が結晶を形成する様子をリアルタイムで観察しました。 研究者らは「魅惑的」と形容される、ナノ粒子が自己集合して固体材料になるプロセスを捉えた。

研究者らは、電子ビームが粒子を損傷することなく確実に観察できるように、プロセスの最適化に時間を費やしました。 新しい研究では、研究者らは立方体、球体、凹んだ立方体といった異なる形状のナノ粒子を使用して、形状が行動にどのような影響を与えるかを調査した。

これらのナノ粒子は溶液中で小刻みに動き、多面体のようなさまざまな形態の結晶に成長することが発見されました。 結晶材料を構成する構成要素 (原子、分子、イオン) は高度に規則正しく配置されており、等間隔の構成要素の格子を形成しています。 これらの格子は互いに積み重ねられて、三次元の固体材料を形成します。

これは、粒子が下に降り注ぎ、階段に沿って転がり、滑り落ちてから所定の位置に収まり、結晶の特徴的な積層層を形成することによって示されます。 実験中、研究者らは粒子が互いに衝突し、くっついて層を形成していることに気づきました。 次に、層ごとの結晶構造を形成するために、粒子は最初に水平層を形成し、次に垂直に積み重ねられます。 場合によっては、粒子が互いに付着した後、一時的に剥がれて下の層に落ちることがありました。

科学者たちは、ナノ粒子を観察することで、原子よりも大きく、コロイドよりも小さい粒子を観察しました。 これで、長さスケールの全範囲が完成しました。 足りない長さを補っています。

この研究には実用的な応用もあり、フレキシブルエレクトロニクス、発光ダイオード、トランジスタ、太陽電池などの電子応用用の薄膜を含む新材料の設計に役立つはずだ。 これは、液相透過型電子顕微鏡 (TEM) の使用によって可能になりました。

この研究は、Nature Nanotechnology誌に掲載されました。 報告書は「ナノ粒子の結晶成長を解明する」と題されている。

ティム・サンドル博士は、デジタル・ジャーナルの科学ニュースの編集者です。ティムは科学、テクノロジー、環境、健康ジャーナリズムを専門としています。 彼はまた、現役の微生物学者でもあります。 そして著者。 彼は歴史、政治、時事問題にも興味を持っています。

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