Et hold fra Michigan State University har udviklet en ny metode til at "tegne" krystaller. Denne innovative laserkrystaltegningsteknologi muliggør generering af krystaller efter behov på bestemte tidspunkter og steder, hvilket giver mere præcise materialeproduktionskapaciteter til områder som solceller, LED-belysning og medicinsk billedbehandling. Dette gennembrud blev offentliggjort i det seneste nummer af ACS Nano, et tidsskrift fra American Chemical Society.
Krystaller er allestedsnærværende, fra fjernsynsskærme og røgdetektorer til ultralydsenheder og sonarsystemer. Deres unikke optiske og elektriske egenskaber understøtter moderne teknologiske fremskridt. Traditionelle vækstmetoder resulterer dog ofte i, at der dannes krystaller på tilfældige tidspunkter og steder, hvilket gør det vanskeligt at sikre kvalitet og konsistens. Denne usikkerhed har længe begrænset produktionen af højtydende enheder.
For at løse denne udfordring brugte teamet ultrahurtig laserteknologi til at opnå den første-nanoskala "tegning" af krystaller nogensinde. De valgte blyhalogenid-perovskitkrystaller til deres eksperimenter-materialer med betydelige anvendelser i LED'er, solceller og medicinsk billedbehandling.
I modsætning til tidligere komplekse krystalvæksttrin brugte teamet ikke frøkrystaller som skabeloner. I stedet målrettede de en lille, skinnende guld-nanopartikel -mindre end en-tusindedel af diameteren af et menneskehår-med en laser. Når en enkelt laserimpuls ramte nanopartiklernes overflade, genererede den øjeblikkelig opvarmning, hvilket inducerede krystalvækst gennem denne interaktion. Ved hjælp af høj-mikroskopi kunne de endda observere denne proces i realtid.
Denne laserkrystaltegningsmetode ligner lasergravering på metal eller træ. Det forbedrer ikke kun styrbarheden af krystalfremstilling, men giver også nye forskningsværktøjer til områder som energi, elektronik og kvanteteknologi. Samtidig hjælper det kemikere med bedre at forstå det langvarige-mysterium med krystaldannelse.
Ved hjælp af denne metode kan teamet præcist kontrollere, hvornår og hvor krystaller vokser. De kan sidde ved mikroskopet og overvære det allerførste øjeblik af en krystals fødsel, der styrer dens vækstretning. Dernæst planlægger de at bruge lasere i flere farver til at "tegne" mere komplekse krystalmønstre og forsøge at skabe nye materialer, der er uopnåelige gennem traditionelle metoder.
