研究人员找到了制造“胶体钻石”的新方法

包括纽约大学研究人员在内的一支工程师团队,已经开发出了一种制造自组装“胶体钻石”(Colloidal Diamonds)的简便方法。据悉,胶体是悬浮在流体中的颗粒混合物。与分为溶质和溶剂的溶液不同,胶体组合不会发生溶解,而是两者保持相对独立的相态。在某些情况下,可以促使这些粒子链接成各种晶体结构,进而用于光学设备的制造。

研究人员找到了制造“胶体钻石”的新方法

不同胶体形态的3D 模型(来自:NYU / David Pine)

问题在于,基于传统方法的自组装“胶体晶体”难以批量制造,但新工艺有助于制造更优异的光学器件。

通过与每个颗粒相连的“DNA 链”,当它们在液体中漂浮时,该链也能够以特定的方式连接,同时维持颗粒的特定结构。

通过改变“DNA 链”在例子上的附着位置,还可衍生出胶体立方、线、金字塔等结构,只是“钻石态”仍难以捉摸。

胶体通过“DNA链”聚到一起

胶体通过“DNA链”聚到一起

想要构成菱形,粒子需要以交错形式粘向一处,但它们通常不具有这样的选择性。反之,它们的“DNA 链”只会黏在能碰到的任何东西上。

庆幸的是,在这项新研究中,纽约大学(NYU)、法国科学研究中心(CNRS)和韩国成均馆大学的研究人员们,已经找到了可使之形成“钻石态”的新方法。

“钻石胶体”的微观图像(来自:Nature)“钻石胶体”的微观图像(来自:Nature)

新工艺的诀窍始于金字塔结构,接着以交错形式彼此互锁。之后即便排出了液相,这些晶体仍能够保持结构上的稳定,这点在实际应用上显得尤为重要。

研究团队指出,这种特殊的安排,或在光子学领域发挥巨大的作用,比如用于光波导、滤波器、激光谐振器等组件的制造。

用“DNA胶水”聚在一起的钻石态胶体用“DNA胶水”聚在一起的钻石态胶体

据悉,在光子学中,光可替代电路部分。作为对比,传统计算机仍属于“电子”设备。具有新结构的自组装“钻石胶体”,显然更易于批量生产,从而加速光子技术的发展。

有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《自然》期刊上。[cnbeta]

这项研究得到了美国陆军研究办公室和美国国家科学基金会的资助。

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