Научниците за првпат создадоа нанокристали од метални нитриди, вклучувајќи го и галиум-нитридот кој се користи во LED-осветлувањето
Нанокристалите се толку важни што беа основа за Нобеловата награда за хемија во 2023 година. Сепак, научниците досега можеле да ги создаваат само од ограничен број материјали. Тим хемичари од Универзитетот во Чикаго и Националната лабораторија Аргон сега објави метод за изработка на нанокристали од метални нитриди, класа материјали за која тоа претходно било практично невозможно.
Студијата е објавена на 15 јули во списанието Nature и би можела да отвори нови можности за електрониката, флексибилното осветлување и медицинските импланти. Според Руиминг Лин, докторанд на Универзитетот во Чикаго и прв автор на трудот, тимот покажал како може да се создадат речиси десетина материјали кои не можеле да се синтетизираат со традиционалните методи.
Металните нитриди веќе имаат широка примена во технологијата и индустријата. Најпознат пример е галиум-нитридот, материјал кој се користи во речиси целото современо LED-осветлување – од LED-светилки до екраните на лаптоп-компјутерите. Ако ваквите материјали се претворат во нанокристали, нивната примена би можела да се прошири далеку надвор од цврстите тенки филмови.
Галиум-нитридот во форма на нанокристали отвора пат кон флексибилно осветлување, импланти и нова електроника
Во иднина, нанокристалите од галиум-нитрид и слични материјали би можеле да се мешаат со полимери, да се печатат со инкџет-метод или да се интегрираат во ткаенини и други флексибилни уреди. Дмитриј Талапин, професор по хемија и молекуларно инженерство на Универзитетот во Чикаго, наведува дека ова ги проширува границите на областа и поставува основа за употреба на нитридите како наноматеријали.
Нанокристалите се многу мали кристали, толку ситни што милиони или милијарди од нив би можеле да се сместат на површината на ноктот. На оваа скала, материјалите често покажуваат необични и корисни својства, како што се интензивно емитување светлина или подобрување на хемиските реакции.
Проблемот со металните нитриди лежи токму во нивната издржливост. Тие се цврсти, биокомпатибилни, отпорни на топлина и корозија, што ги прави погодни за потрошувачката електроника и медицината. Сепак, истата стабилност го отежнува формирањето нанокристали, бидејќи за време на растот на кристалите јоните мора да се преместуваат и повторно да се поврзуваат во правилна структура.
Кај металните нитриди, врските меѓу металот и азотот се исклучително силни, па тешко се раскинуваат и повторно се формираат. Талапин објаснува дека тоа е сериозен проблем за нанокристалите, бидејќи една погрешна врска може да го наруши целиот процес на растење.
Решението дошло во два чекора. Тимот најпрво се потпрел на претходно откритие дека растопените соли можат да го стабилизираат формирањето на нанокристали. Потоа ја пронашле соодветната комбинација од температура и притисок на амонијак, при која врските меѓу металот и азотот можат полесно да се раскинат и повторно да се воспостават.
Научниците покажале дека методот не важи само за галиум-нитридот, туку и за други важни нитриди. Меѓу нив се титаниум-нитридот, кој се користи во медицинските импланти, ниобиум-нитридот, индустриски важен суперпроводник, и молибден-нитридот, кој често се користи како катализатор.
Овие материјали не се само корисни, туку се и релативно евтини. Поради тоа, истражувачите очекуваат дека можноста за нивно производство во форма на нанокристали би можела значително да ја прошири нивната примена. Лин наведува дека сè уште се сеќава на моментот кога првпат ги видел овие кристали преку електронски микроскоп, со надеж дека откритието еден ден ќе најде примена во практични технологии, пренесува MSN.
