Cara Baru Membuat Bahan Sintetis dari Partikel Kecil

Koloid adalah partikel kecil, mulai dari ukuran beberapa nanometer (sepersejuta meter) hingga beberapa mikron (sepersejuta meter). Mereka terdiri dari kumpulan molekul dan dapat memiliki sifat yang berbeda tergantung pada bahan pembuatnya. “Dalam keadaan tertentu, koloid dapat berperilaku seperti atom dan molekul, tetapi interaksinya kurang kuat,” jelas Rossi. “Itu membuat mereka menjanjikan blok bangunan untuk bahan baru, misalnya untuk bahan interaktif yang dapat menyesuaikan properti mereka dengan lingkungan mereka.”

Cara baru desain material

IMAGES
Jika dibiarkan, koloid berbentuk kubus dari penelitian ini, yang terbuat dari kaca, merakit diri menjadi struktur sederhana seperti kisi kubik dan heksagonal terdistorsi. Tetapi alih-alih langsung dari blok bangunan ke struktur akhir, para ilmuwan mengambil kelompok kecil koloid dan menggabungkannya menjadi blok bangunan yang lebih besar. Ketika mereka merakit kelompok koloid ini, mereka berakhir dengan struktur akhir yang berbeda dengan sifat material yang berbeda dari struktur rakitan sendiri. “Dari sudut pandang kimia, kami selalu fokus pada bagaimana kami dapat menghasilkan jenis koloid tertentu,” kata Rossi. “Dalam penelitian ini, kami mengalihkan fokus kami ke: bagaimana kami bisa menggunakan koloid yang sudah tersedia untuk membuat blok bangunan yang menarik?”

Satu langkah ke depan

Menurut Rossi dan kolaboratornya Greg van Anders, salah satu tujuan akhir dari komunitas penelitian mereka adalah merancang struktur koloid yang kompleks sesuai permintaan. “Apa yang kami temukan di sini sangat penting, karena untuk aplikasi yang memungkinkan, kami perlu memiliki prosedur yang dapat ditingkatkan yang merupakan sesuatu yang akan sulit dicapai dengan sebagian besar pendekatan yang tersedia saat ini.” “Kemampuan dasar untuk merakit bagian-bagian yang identik dari blok bangunan yang berbeda, dan membuat mereka membuat struktur yang sama, atau untuk mengambil blok bangunan yang sama dan merakit bagian yang berbeda yang membuat struktur yang berbeda, benar-benar merupakan 'gerakan catur' dasar untuk merekayasa struktur kompleks,” tambah van Anders. Meskipun Rossi mempelajari aspek-aspek mendasar daripada penerapan desain material, ia dapat membayangkan aplikasi akhirnya untuk pekerjaan khusus ini: “Kami menemukan bahwa kepadatan struktur yang kami siapkan jauh lebih rendah daripada kepadatan struktur yang akan Anda peroleh dengan menggunakan blok bangunan awal. Jadi Anda bisa memikirkan material yang kuat namun ringan untuk transportasi.”

Bekerja sama

Setelah tim Rossi membangun kluster koloid di lab, mereka mengandalkan tim Greg van Anders dari Queen's University untuk membangun struktur akhir dari kluster yang telah dirakit sebelumnya dengan simulasi komputer. “Dengan proyek semacam ini, sangat menyenangkan bisa bekerja sama dengan orang lain yang dapat menjalankan simulasi, tidak hanya untuk memahami apa yang terjadi secara mendalam, tetapi juga untuk menguji seberapa besar peluang eksperimen laboratorium yang berhasil,” jelas Rossi. . “Dan dalam hal ini, kami mendapatkan hasil yang sangat meyakinkan bahwa kami memahami proses desain dengan baik dan materi yang dihasilkan dapat bermanfaat.” Langkah selanjutnya adalah benar-benar membangun struktur akhir yang dibuat dari kelompok-kelompok koloid di laboratorium. “Setelah melihat hasil ini, saya yakin itu bisa dilakukan,” kata Rossi. “Akan sangat bagus untuk memiliki versi fisik dari bahan ini dan memegangnya di tangan saya.”