قام فريق من جامعة ولاية ميشيغان بتطوير طريقة جديدة "لرسم" البلورات. تتيح هذه التقنية المبتكرة لرسم البلورات بالليزر- إمكانية توليد البلورات عند الطلب في أوقات ومواقع محددة، مما يوفر إمكانات تصنيع مواد أكثر دقة لمجالات مثل الخلايا الشمسية وإضاءة LED والتصوير الطبي. تم نشر هذا الإنجاز في العدد الأخير من مجلة ACS Nano، وهي مجلة تابعة للجمعية الكيميائية الأمريكية.
البلورات موجودة في كل مكان، من شاشات التلفزيون وأجهزة كشف الدخان إلى أجهزة الموجات فوق الصوتية وأنظمة السونار. خصائصها البصرية والكهربائية الفريدة تدعم التقدم التكنولوجي الحديث. ومع ذلك، فإن طرق النمو التقليدية غالبًا ما تؤدي إلى تكوين بلورات في أوقات وأماكن عشوائية، مما يجعل من الصعب ضمان الجودة والاتساق. وقد أدى عدم اليقين هذا إلى تقييد تصنيع الأجهزة-عالية الأداء لفترة طويلة.
ولمواجهة هذا التحدي، استخدم الفريق تقنية الليزر فائقة السرعة لتحقيق أول -"رسم" للبلورات على مستوى النانو. لقد اختاروا بلورات هاليد البيروفسكايت من هاليد الرصاص لمواد تجاربهم- ذات التطبيقات المهمة في مصابيح LED، والخلايا الشمسية، والتصوير الطبي.
على عكس خطوات نمو البلورات المعقدة السابقة، لم يستخدم الفريق بلورات البذور كقوالب. وبدلاً من ذلك، استهدفوا جسيمًا صغيرًا من الذهب اللامع-يقل قطره عن واحد-ألف من قطر شعرة الإنسان-باستخدام الليزر. عندما تضرب نبضة ليزر واحدة سطح الجسيمات النانوية، فإنها تولد تسخينًا فوريًا، مما يؤدي إلى نمو البلورات من خلال هذا التفاعل. وباستخدام الفحص المجهري عالي السرعة-، تمكنوا من ملاحظة هذه العملية في الوقت الفعلي.
تشبه طريقة رسم الكريستال بالليزر النقش بالليزر على المعدن أو الخشب. فهو لا يعزز إمكانية التحكم في تصنيع البلورات فحسب، بل يوفر أيضًا أدوات بحثية جديدة في مجالات مثل الطاقة والإلكترونيات وتكنولوجيا الكم. وفي الوقت نفسه، يساعد الكيميائيين على فهم أفضل-لغز تكوين البلورات الذي طال أمده.
وباستخدام هذه الطريقة، يستطيع الفريق التحكم بدقة في متى وأين تنمو البلورات. يمكنهم الجلوس أمام المجهر ومشاهدة اللحظة الأولى لميلاد البلورة، وتوجيه اتجاه نموها. بعد ذلك، يخططون لاستخدام أشعة ليزر متعددة الألوان "لرسم" أنماط بلورية أكثر تعقيدًا ومحاولة إنشاء مواد جديدة لا يمكن الحصول عليها من خلال الطرق التقليدية.
