Тяжело себе представить, что взглянув в окуляр микроскопа можно оказаться посреди нано-сада, полного цветущих цветов самых разнообразных и удивительных форм. Но именно такую картину увидели исследователи из Гарвардского университета, которые занимались поиском новых способов формирования из микроскопических кристаллов сложных структур, которые, по счастливой случайности приобрели красивые и удивительные формы.



Вим Л. Нурдуин (Wim L. Noorduin) и его коллеги из Лаборатории нанотехнологий Гарвардского университета (Harvard Nanotech Lab) пытались воспроизвести на наноуровне процессы, приводящие к формированию коралловых рифов, раковин морских животных и других сложных минеральных структур естественного происхождения.



Эти микроскопические "цветы" были созданы с помощью смешивания хлорида бария и силиката натрия, жидкого стекла, в пробирке, заполненной водой. В результате реакции, в которой участвует еще углекислый газ из воздуха, получаются кристаллы, состоящие из карбоната бария и карбоната кремния, которые не растворяется в воде.



Исследователи обнаружили что процессом "самосборки" кристаллов можно управлять, получая кристаллы различной формы, размеров и направлением роста. В качестве регулирующих "рычагов" использовались изменения температуры окружающей среды, количество (концентрация) углекислого газа, участвующего в химической реакции и уровень кислотности (PH) воды, в которой происходил весь процесс выращивания кристаллов.



Увеличение концентрации углекислого газа приводило к росту широких плоских "листьев" кристаллических цветов, а изменения уровня кислотности воды позволяли создать волнообразную форму "листьев" и "лепестков" крошечных цветов.



Плавно изгибающиеся лепестки, тонкие ножки и острые шипы кристаллических цветов, сформированные из кристаллов карбоната бария и карбоната кремния, демонстрируют эффективность технологии, разработанной исследователями. Используя эту методику, исследователи успешно выращивали кристаллы не только в объеме воды, но и на поверхностях стеклянных и металлических пластин, что позволит в будущем использовать подобные структуры и технологию для производства крошечных микроэлектромеханических (MEMS) устройств и других наноустройств, используемых в современной оптике и электронике.



Изображения, которые можно здесь увидеть, были получены с помощью растрового электронного микроскопа, который, используя луч электронов, позволяет получить изображения совсем крошечных объектов. А цвета изображений были добавлены позже на компьютере при цифровой обработке полученных снимков.