Brown Üniversitesi ve Michigan Üniversitesi'nden araştırmacılar, daha önce yalnızca teorik fizikçilerin ateşli rüyalarında görülen bir numarayı başardılar: kozmik LEGO tuğlaları gibi dizilmiş minik gümüş parçacıkları kullanarak yeni bir madde fazı yarattılar ve stabilize ettiler. Science dergisinde yayımlanan çalışma, metallerde bulunan iki yaygın kristal düzenlemesi arasındaki dönüşüm sırasında anlık olarak ortaya çıkan bir ara yapısal durumu yakalıyor - o kadar kısa ömürlü bir durum ki bilim insanları yalnızca varlığını tahmin ediyordu.
Yeni oluşturulan malzeme sadece egzotik görünmekle kalmıyor; aynı zamanda olağandışı optik davranış sergiliyor, özellikle de gümüş nanoparçacıkların içindeki elektronların ışık dalgalarıyla aynı anda titreştiği ve kuantum mekaniksel olarak dolaştığı derin-güçlü ışık-madde bağlaşımı. Dikkat çekici bir şekilde, bu etki oda sıcaklığında gerçekleşiyor, bu da Sahra'da bir penguenin hayatta kalmasını bulmak gibi bir şey. Araştırmacılar, bunun kuantum hesaplama ve diğer kuantum bilgi teknolojileri için potansiyel olarak kullanılabileceğini öne sürüyorlar - çünkü dünyanın ihtiyacı olan şey, aynı anda hem burada hem de burada olmayan şeyleri hesaplamanın daha fazla yolu.
Mikroskobik harikalarını inşa etmek için ekip, kesik sekizyüzlü şeklindeki gümüş nanoparçacıklar sentezledi - onlara "mekon" adını veriyorlar - köşeleri kesilmiş bir elmasa benzeyen ve 14 kenarlı bir geometriye sahip. Başyazar Yasutaka Nagaoka ve ekip, farklı yuvarlaklık derecelerinde mekonlar üretmek için ısıtma koşullarını ayarladı, ardından bunları yapışkan bağlayıcılar gibi davranan uzun moleküler zincirlerle kapladı ve parçacıkların nanoparçacık süperörgüler adı verilen daha büyük düzenli yapılara kendi kendine birleşmesine izin verdi.
"Çalışmamız biraz çocukların LEGO bloklarıyla oynamasına benziyor," dedi Brown'da kimya doçenti ve sorumlu yazar Ou Chen, muhtemelen "bir balon ve bir tuğla gibi" benzetmesinden bu yana en anlaşılır bilimsel analojiyle. Ekip, moleküler kaplamaların, Nishiyama-Wassermann yolu tarafından tahmin edilen geçiş yapılarıyla eşleşen düzenlemeleri stabilize etmede kritik bir rol oynadığını buldu - metallerin yüzey merkezli kübik (YMK) ve hacim merkezli kübik (HMK) kristal düzenlemeleri arasında nasıl geçiş yaptığını açıklayan önde gelen bir model.
"Malzeme bilimcileri uzun süredir metallerindeki YMK ve HMK miktarını nasıl kontrol edecekleriyle ilgileniyorlardı, ancak bu fazlar arasındaki geçişleri incelemek çok zordu çünkü çok kararsızlar," dedi Michigan Üniversitesi'nden çalışma ortak yazarı Tim Moore. "Bu yapıları gözlemleyebilmek, malzeme biliminde temel bir atılım." Araştırma, Ulusal Bilim Vakfı ve Enerji Bakanlığı'ndan küçük bir dağ kadar hibe ile desteklendi, çünkü görünüşe göre yeni bir madde fazı keşfetmek ucuz değil.
"Ne zaman yeni bir madde fazı tanımlayabilseniz, yeni uygulamalar ortaya çıkacaktır," diye ekledi Chen, bu da "inşa et, gelecekler"in bilimsel karşılığı - "onlar"ın kuantum bilgisayarlar ve gelişmiş sensörler olduğunu varsayarsak.