スタンフォード大学、形状変化ナノ粒子で材料科学に革命を起こす

スタンフォード大学、形状変化するナノ粒子で材料科学に革命を起こす

クラレンス・オックスフォード著

カリフォルニア州ロサンゼルス (SPX) 26 年 2024 月 XNUMX 日

スタンフォード大学の研究者らは、形状変化材料の新時代の到来を告げる可能性のあるナノ粒子を作成するための 3D ナノプリンティングの使用を先駆的に開発しました。機械工学科のウェンディ・グー助教授が主導するこの研究は、アルキメデスの切頭四面体（ATT）の作製に焦点を当てている。この幾何学的形状は、長い間、重要な相変化能力を持つと理論づけられてきたが、作製上の課題により実現が困難であった。

Gu氏のチームは、数万個のこれらの粒子のナノプリントに成功し、これらの粒子は自己集合して結晶構造を形成し、急速な状態変化を引き起こす可能性がある。これらの変化は、焼き戻し鋼がどのように製造されるか、またはデジタルストレージメディアがデータを保持する方法に似ています。このような相転移を習得することの意味は膨大であり、工学および材料科学における革新が期待されます。

アルキメデスの切頭四面体は、位相シフトの可能性があることで知られていますが、コンピューターシミュレーション以外では生成することが困難でした。 Gu氏のチームは、3Dナノプリンティングを利用して、これらの粒子の生産を達成しただけでなく、実用化も実証した。形状を正確に制御することで、チームは貴重な物理的特性を備えた新しい幾何学的構造を解き放ちました。

この研究では、ATT の 2 つの異なる幾何学的配置に焦点を当てています。1 つはナノスケールの山脈に似た六角形のパターン、もう 1 つは紙パックの中の卵に似た準ダイヤモンド構造です。特に後者はフォトニクス分野で人気の構成であり、多くの科学的道を切り開きます。

これらの 3D プリント粒子を活用した将来の材料は、磁場や電流などの外部刺激を通じて急速で可逆的な相変化を可能にする可能性があります。 Gu は、エネルギー効率の高いソーラーパネルのコーティングから革新的なコンピュータメモリソリューションに至るまでのアプリケーションを想定しています。現在進行中の研究は、これらのナノ粒子に磁性を付与し、その用途をさらに拡大することを目的としています。

『Nature Communications』に詳しく掲載されているGu氏の研究は、相変化材料の実用化における重要な前進を示しており、エネルギーからコンピューティングまでさまざまな分野に影響を与える可能性がある。

調査報告書：準2D閉じ込め下での切頭四面体微粒子の相転移の直接観察

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