Ученые из Новой Зеландии и Австралии изобрели миниатюрные металлические кристаллики, которые внешне очень похожи на настоящие снежинки. Будущее открытие сможет помочь в создании более прочных и легких материалов, очистке окружающей среды от вредных металлов и производстве электроники.
При замерзании воды мелкие ледяные кристаллы образуют разнообразные симметричные шестигранные структуры. Сейчас исследователи из Австралии и Новой Зеландии смогли повторить этот процесс с кристаллами цинка, растворенными в другом металле — галлии, который плавится уже при 30 градусах Цельсия.
Исследователи растворили цинк в галлии при высоких температурах, а затем охлаждали полученную смесь. В процессе охлаждения образовывались металлические кристаллы. Сам галлий при этом оставался жидким и не входил в состав новых структур, но его присутствие было необходимо для образования «снежинок».
Хотя обычно жидкости считаются лишенными структуры, внутренняя архитектура жидкого галлия при взаимодействии с атомами растворенного металла способствовала их структуризации и появлению «снежинок», которые затем извлекали из раствора методом электрокапиллярной модуляции и вакуумной фильтрации.
Ученые исследовали влияние различных металлов на формирование кристаллов: никеля, меди, олова, платины, висмута, серебра и алюминия. Только цинк давал красивые симметричные снежинки. В остальных случаях получались кубы, стержни и шестиугольные пластины. Исследователи предполагают, что причина кроется в структуре кристаллической решетки цинка: каждый атом окружен шестью соседями на равных расстояниях.
Новое открытие увеличивает возможности изготовления наночастиц определенной формы, так как цинковые «снежинки» образовались благодаря самосборке атомов вместо дорогостоящего и длительного вырезания. Впоследствии результаты могут быть полезны для создания высококристаллических металлических или полиметаллических тонких структур с регулируемой формой из жидких металлических растворителей.
Исследование опубликовано в журнале Science.