Тяжело себе представить, что взглянув в окуляр микроскопа можно оказаться посреди нано-сада, полного цветущих цветов самых разнообразных и удивительных форм. Но именно такую картину увидели исследователи из Гарвардского университета, которые занимались поиском новых способов формирования из микроскопических кристаллов сложных структур, которые, по счастливой случайности приобрели красивые и удивительные формы.

Вим Л. Нурдуин (Wim L. Noorduin) и его коллеги из Лаборатории нанотехнологий Гарвардского университета (Harvard Nanotech Lab) пытались воспроизвести на наноуровне процессы, приводящие к формированию коралловых рифов, раковин морских животных и других сложных минеральных структур естественного происхождения (кратко об этом мы уже писали).

Рис. 1.

Эти микроскопические «цветы» были созданы с помощью смешивания хлорида бария и силиката натрия, жидкого стекла, в пробирке, заполненной водой. В результате реакции, в которой участвует еще углекислый газ из воздуха, получаются кристаллы, состоящие из карбоната бария и карбоната кремния, которые не растворяется в воде.

Рис. 2.

Исследователи обнаружили что процессом «самосборки» кристаллов можно управлять, получая кристаллы различной формы, размеров и направлением роста. В качестве регулирующих «рычагов» использовались изменения температуры окружающей среды, количество (концентрация) углекислого газа, участвующего в химической реакции и уровень кислотности (PH) воды, в которой происходил весь процесс выращивания кристаллов.

Рис. 3.

Увеличение концентрации углекислого газа приводило к росту широких плоских «листьев» кристаллических цветов, а изменения уровня кислотности воды позволяли создать волнообразную форму «листьев» и «лепестков» крошечных цветов.

Рис. 4.

Плавно изгибающиеся лепестки, тонкие ножки и острые шипы кристаллических цветов, сформированные из кристаллов карбоната бария и карбоната кремния, демонстрируют эффективность технологии, разработанной исследователями. Используя эту методику, исследователи успешно выращивали кристаллы не только в объеме воды, но и на поверхностях стеклянных и металлических пластин, что позволит в будущем использовать подобные структуры и технологию для производства крошечных микроэлектромеханических (MEMS) устройств и других наноустройств, используемых в современной оптике и электронике.

Рис. 5.

Изображения, которые можно здесь увидеть, были получены с помощью растрового электронного микроскопа, который, используя луч электронов, позволяет получить изображения совсем крошечных объектов. А цвета изображений были добавлены позже на компьютере при цифровой обработке полученных снимков.

Рис. 6.