Ионы гелия открыли новые свойства привычных материалов и новые возможности

Пучок ионов гелия заставил сузиться поры в оксиде алюминия до невероятно малых размеров, подарив ему неожиданную эластичность.
Фото QUT.

Возможность менять структуру уже готового материала на наноуровне невероятно привлекательна для современной физики, техники и смежных с ними областей. Один из способов сделать это – подвергнуть материал воздействию ионизирующего излучения. Однако механизмы этих процессов в основном неизвестны.

Учёные из Квинслендского технологического университета не только разобрались в одном из таких механизмов, но и создали принципиально новый способ, позволяющий манипулировать структурой и, как следствие, свойствами материалов.

Команда под руководством Константина (Кена) Острикова исследовала, каким образом могут воздействовать на оксид алюминия пучки ионов гелия, которые генерирует сканирующий гелиевый ионный микроскоп. Ранее было известно, что под действием этого типа ионизирующего излучения материалы изменяют свою структуру необычным образом. Но теперь учёные впервые обнаружили, что при определённых условиях пучки ионов способны кардинально менять поведение "бомбардируемых" ими атомов, что приводит к совершенно неожиданным результатам.

В ходе эксперимента исследователи направляли пучок ионов гелия на пластинку оксида алюминия, который в обычных условиях представляет собой пористый керамический материал. В результате такой обработки атомы перегруппировались, и поры сократились до беспрецедентно малых размеров. Кроме того, когда физики увеличили интенсивность воздействия ионов, хрупкая керамика внезапно стала мягкой и эластичной.

Как сообщается в пресс-релизе университета, модифицированный таким образом оксид алюминия можно растянуть в два раза без каких-либо повреждений.

 

По словам специалистов, результаты работы, опубликованные в журнале Nature Communications, открывают невероятные возможности для изменения привычных свойств самых разных материалов. Авторы полагают, что их технология в будущем поможет создавать новые фармацевтические препараты, аналитические инструменты и средства для квантовых вычислений.

Что же касается изменённого оксида алюминия, исследователи говорят, что его можно использовать в качестве сита, способного отсеивать молекулы заданного размера. Так как диаметр пор можно регулировать, такое сито можно настроить для "вылова" нужных соединений. Например, с его помощью можно будет из образца крови выделить ДНК раковых клеток и таким образом диагностировать заболевание на самых ранних стадиях.

С другими достижениями в области наноматериалов можно ознакомиться, полистав материалы специального раздела проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru).

Сегодня