Завораживающй видеоролик демонстрирует как образуются кристаллы

Видео в реальном времени показывает крупным планом микроскопические частицы золота, которые кувыркаются, скользят и порхают, прежде чем встать на место в кристаллических структурах.

Прежде чем приступить к исследованию, физик Эрик Луйтен из Северо-Западного университета в Эванстоне, штат Иллинойс, рассчитывал просто подтвердить столетние представления о том, как формируются кристаллы.

Атомы, из которых состоят знакомые всем кристаллы, такие как соль, сахар и кварц, трудно представить в действии. Поэтому команда исследователей обратилась к наночастицам золота, каждая размером около 60 миллиардных долей метра, или примерно одной тысячной диаметра человеческого волоса. Ученые использовали просвечивающую электронную микроскопию, чтобы отследить частицы, когда они фиксировались на месте после гидролевитации в соленой жидкости.

Золотые нанокубы, каждый со стороной около 60 миллиардных долей метра, собираются, образуя растущий кристалл в соленой жидкости. Желтыми точками отмечены новейшие дополнения к кристаллу по мере прикрепления нанокубов.

Регулируя химический состав жидкости, исследователи настроили скорость, с которой наночастицы осаждаются из окружающего раствора для образования кристаллов. Выбор среди форм, включая кубы, кубы с зазубренными гранями и сферы, изменил то, как частицы двигались вдоль кристаллов. Изменяя как химию жидкости, так и форму частиц, исследователи контролировали, будут ли кристаллы наночастиц расти гладкими плоскостями или шероховатыми поверхностями.

Наночастицы в сотни раз больше атомов. Но исследователи считают, что атомы превращаются в кристаллы почти таким же образом, что делает наночастицы удобными заменителями. Исследование может помочь в разработке гибкой электроники, высокоэффективных солнечных элементов и других материалов со свойствами, зависящими от кристаллических структур.