Un team della Michigan State University ha sviluppato un nuovo metodo per "disegnare" i cristalli. Questa innovativa tecnologia di trafilatura laser dei cristalli consente la-generazione di cristalli su richiesta in tempi e luoghi specifici, fornendo capacità di produzione di materiali più precise per campi quali celle solari, illuminazione a LED e imaging medico. Questa svolta è stata pubblicata nell'ultimo numero di ACS Nano, una rivista dell'American Chemical Society.
I cristalli sono onnipresenti, dagli schermi televisivi e dai rilevatori di fumo ai dispositivi a ultrasuoni e ai sistemi sonar. Le loro proprietà ottiche ed elettriche uniche sono alla base dei moderni progressi tecnologici. Tuttavia, i metodi di crescita tradizionali spesso danno luogo alla formazione di cristalli in tempi e luoghi casuali, rendendo difficile garantire qualità e consistenza. Questa incertezza ha a lungo limitato la produzione di dispositivi-ad alte prestazioni.
Per affrontare questa sfida, il team ha utilizzato la tecnologia laser ultraveloce per realizzare il primo-"disegno" di cristalli su scala nanometrica. Per i loro esperimenti hanno selezionato cristalli di perovskite agli alogenuri di piombo,-materiali con applicazioni significative nei LED, nelle celle solari e nell'imaging medico.
A differenza delle precedenti complesse fasi di crescita dei cristalli, il team non ha utilizzato i cristalli seme come modelli. Invece, hanno preso di mira con un laser una minuscola e lucente nanoparticella d'oro-meno di un-millesimo del diametro di un capello umano-. Quando un singolo impulso laser ha colpito la superficie della nanoparticella, ha generato un riscaldamento istantaneo, inducendo la crescita dei cristalli attraverso questa interazione. Utilizzando la microscopia ad alta-velocità, hanno potuto persino osservare questo processo in tempo reale.
Questo metodo di disegno del cristallo laser ricorda l'incisione laser su metallo o legno. Non solo migliora la controllabilità della produzione dei cristalli, ma fornisce anche nuovi strumenti di ricerca per campi come l’energia, l’elettronica e la tecnologia quantistica. Allo stesso tempo, aiuta i chimici a comprendere meglio il mistero-di lunga data della formazione dei cristalli.
Usando questo metodo, il team può controllare con precisione quando e dove crescono i cristalli. Possono sedersi al microscopio e assistere al primissimo momento della nascita di un cristallo, guidandone la direzione di crescita. Successivamente, intendono utilizzare laser di più colori per "disegnare" modelli di cristalli più complessi e tentare di creare nuovi materiali irraggiungibili con i metodi tradizionali.
