Логотип AILINCOM AILINCOM
Свет управляет ростом и формой кристаллов
Обложка сгенерирована ИИ
Cursus

Cursus

3 мар. 2026 г.
Основная категория
Научные исследования и разработки · Материаловедение
Дополнительные
Технологии и инженерия · НанотехнологииНаучные исследования и разработки · Нанотехнологии

Свет управляет ростом и формой кристаллов

Свет управляет ростом и формой кристаллов

Учёные из Нью-Йоркского университета разработали способ управлять формированием микрокристаллов с помощью света, что открывает путь к созданию адаптивных материалов с настраиваемыми свойствами. Новый метод позволяет точно контролировать рост, растворение и структуру кристаллов, что перспективно для фотонных технологий и сенсоров.

CursusСвет управляет ростом и формой кристаллов

Исследователи из Нью-Йоркского университета разработали метод управления процессом самоорганизации микроскопических частиц в кристаллы с помощью света. В опубликованной в журнале Chem работе описан простой и обратимый способ формирования кристаллов, который может способствовать созданию нового класса адаптивных и чувствительных материалов.

Кристаллы и их значение

Кристаллы широко распространены в природе и технологиях — от снежинок и алмазов до кремния, используемого в электронике. Их основой служит упорядоченное расположение частиц в повторяющиеся структуры. Для изучения процессов формирования таких структур часто используются коллоидные частицы — мелкие сферы, взвешенные в жидкости, которые естественным образом собираются в упорядоченные образования, известные как коллоидные кристаллы. Эти частицы также применяются в современных материалах для оптических и фотонных технологий, включая сенсоры и лазеры. Однако точное управление временем и местом образования кристаллов долгое время оставалось сложной задачей, поскольку традиционные методы не позволяют регулировать процесс в реальном времени.

Управление взаимодействием частиц с помощью света

В ходе исследования был найден способ направлять формирование кристаллов посредством освещения системы. В жидкость с коллоидными частицами были добавлены светочувствительные молекулы — фотоациды. Под действием света фотоациды временно становятся более кислыми, что влияет на их взаимодействие с поверхностью частиц и изменяет их электрический заряд. Изменяя заряд, можно контролировать, будут ли частицы притягиваться и слипаться или, наоборот, отталкиваться друг от друга.

Контроль роста и растворения кристаллов

Эксперименты и компьютерное моделирование показали, что регулировка яркости, длительности и рисунка освещения позволяет с высокой точностью управлять поведением кристаллов. Можно инициировать рост или растворение кристаллов, определять место кристаллизации, изменять форму и структуру, а также увеличивать однородность и размер для создания более крупных и сложных коллоидных сборок.

Преимущества метода

Данный подход реализуется в формате «одного сосуда» — не требуется менять состав частиц или многократно корректировать концентрацию солей в отдельных экспериментах. Достаточно изменить уровень освещения, чтобы частицы собирались в кристаллы или вновь распадались.

Перспективы применения

Этот прогресс открывает возможности для создания материалов с настраиваемой внутренней структурой и свойствами с помощью света. Например, фотонные материалы смогут изменять цвет или оптический отклик по требованию, а программируемые светом коллоидные кристаллы могут привести к разработке перестраиваемых оптических покрытий, адаптивных сенсоров и новых технологий отображения и хранения данных, где функции и рисунки определяются динамически с помощью освещения.

Такой подход приближает создание динамических, программируемых коллоидных материалов, которые можно перестраивать по необходимости. Система также позволяет проверять различные теоретические предсказания о поведении самосборки при изменении взаимодействий между частицами или молекулами во времени и пространстве.

#оптика#самоорганизация#моделирование#материалы#сенсоры#кристаллы
0 —

Комментарии (0)

Горячее

Qnap анонсировала новые NAS для видеопроизводства

2 окт. 2026 г.02.10.2026 · 0 реакций

Tesla открыла кредитные линии на $30 млрд

2 окт. 2026 г.02.10.2026 · 0 реакций

Авиаперевозки растут, но новые правила усложняют рынок

1 окт. 2026 г.01.10.2026 · 0 реакций
Рекомендуемое
Облачные вычисления

Qnap анонсировала новые NAS для видеопроизводства

Qnap представила три новые NAS-системы, ориентированные на задачи видеопроизводства и оснащённые портами USB4 для высокой скорости передачи данных. Устройства поддерживают различные режимы подключения и рассчитаны на использование жёстких дисков и SSD большой ёмкости.

Финансовый анализ

Tesla открыла кредитные линии на $30 млрд

Tesla открыла кредитные линии на 30 миллиардов долларов для финансирования крупных инвестиций на фоне снижения прибыли и роста капитальных затрат. Новое соглашение расширяет финансовые возможности компании в условиях давления на бизнес.

Транспортная логистика

Авиаперевозки растут, но новые правила усложняют рынок

Авиаперевозки становятся всё более важной частью логистики, особенно на фоне нестабильности морских перевозок. Однако новые правила оформления авианакладных создают дополнительные сложности и риски для участников рынка.