Kemister har hittat ett sätt att göra nanokristaller från metallnitrider, en klass av material som tidigare trotsat försök till produktion i nanoskala. Forskare vid University of Chicago och Argonne National Laboratory beskrev metoden i en studie publicerad i Nature. Resultaten kan förvandla vardagsmaterial som används i LED-lampor, medicinska implantat och supraledare till byggstenar för en ny generation av flexibla och utskrivbara enheter.
Ett långvarigt problem
Nanokristaller är mikroskopiska kristaller som har blivit en central del av modern materialvetenskap. Kvantprickar, en typ av nanokristall, inspirerade 2023 års Nobelpris i kemi. Men forskare hade bara lyckats göra dessa små strukturer från ett begränsat antal material. Metallnitrider, som värderas för att vara hårda, stabila och användbara inom elektronik, motstod konventionell nanokristallsyntes i de storlekar och den skala som behövs för verkliga tillämpningar. Det lämnade en klyfta mellan de material industrin är beroende av och de material forskare kunde krympa till nanoskala.
Nästan ett dussin nya material
Metoden öppnade upp en mycket större uppsättning mål. "Vi kunde visa hur man gör en serie på nästan ett dussin material som inte kunde syntetiseras med traditionella metoder", sade Ruiming Lin, doktorand vid University of Chicago och första författare till studien. Kristallerna är så små att miljarder skulle få plats på en fingernagel, sade teamet, och elektronmikroskopbilder bekräftade resultaten.
Vad materialen skulle kunna göra
Metallnitrider driver redan många tekniker. Galliumnitrid används i stor utsträckning i LED-belysning och skärmar. Titannitrid finns i medicinska implantat. Niobnitrid fungerar som en supraledare, och molybdennitrid fungerar som en katalysator. Fram till nu kunde dessa material mest användas i styva, skrymmande former. I nanokristallform skulle de kunna tryckas på flexibla ytor, användas i nya typer av belysning eller byggas in i medicinska enheter som böjer sig och rör sig med kroppen. Forskarna säger att receptet ger ingenjörer en mycket större verktygslåda för att designa framtidens enheter.