研究人員找到了製造「膠體鑽石」的新方法

包括紐約大學研究人員在內的一支工程師團隊,已經開發出了一種製造自組裝「膠體鑽石」(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,進而用於光學設備的製造。

研究人員找到了製造「膠體鑽石」的新方法

不同膠體形態的 3D 模型(來自:NYU / David Pine)

問題在於,基於傳統方法的自組裝「膠體晶體」難以批量製造,但新工藝有助於製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」在例子上的附着位置,還可衍生出膠體立方、線、金字塔等結構,只是「鑽石態」仍難以捉摸。

研究人員找到了製造「膠體鑽石」的新方法

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「鑽石態」的新方法。

研究人員找到了製造「膠體鑽石」的新方法

「鑽石膠體」的微觀圖像(來自:Nature

新工藝的訣竅始於金字塔結構,接着以交錯形式彼此互鎖。之後即便排出了液相,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,比如用於光波導、濾波器、激光諧振器等組件的製造。

研究人員找到了製造「膠體鑽石」的新方法

用「DNA 膠水」聚在一起的鑽石態膠體

據悉,在光子學中,光可替代電路部分。作為對比,傳統計算機仍屬於「電子」設備。具有新結構的自組裝「鑽石膠體」,顯然更易於批量生產,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。

來源:cnBeta