发布日期：2024-08-22 11:59 点击次数：179
数百个划定图案自觉地出当今一个小锗晶片上。
对锗晶片上带有金属薄膜的小点的有趣心，导致了通过化学反馈蚀刻出的复杂螺旋图案的发现。进一步的实验标明，这些花样是通过变形催化剂与机械力相互作用的化学反馈产生的。这一碎裂象征着自20世纪50年代以来商榷化学花样变成的最要紧进展。了解这些复杂的系统不错揭示材料中裂纹变成等当然进程以及应力对生物助长的影响。
加州大学洛杉矶分校的博士生Yilin Wong珍藏到她的一个样本上出现了小点，这些小点是在今夜之间不注重遗漏的。层状样品由一个锗晶片构成，上头有挥发的金属薄膜，与一滴水宣战。她一时兴起，在显微镜下不雅察了这些圆点，果然不敢慑服我方的眼睛。通过化学反馈，秀雅的螺旋图案被蚀刻在锗名义。
Yilin Wong的有趣心率领她踏上了探索之旅，揭示了一些曩昔从未见过的东西：在一厘米见方的锗晶片上自觉变成了数百个险些相通的螺旋图案。更值得珍藏的是，实验参数的眇小变化，如金属薄膜的厚度，会产生不同的图案，包括阿基米德螺旋、对数螺旋、莲花时局、径向对称图案等等。
这一发现发表在《物理褒贬材料》杂志上，那时Yilin Wong在试图将DNA与金属薄膜网络时犯了一个小演叨。
“我试图开拓一种测量时间，通过收敛和重组化学键来对名义上的生物分子进行分类，”Wong说。“将DNA分子固定在固体底物上是很常见的。我猜莫得一个犯了和我一样演叨的东说念主正好在显微镜下不雅察过。”
了解催化进程
为了更多地了解这些图案是若何变成的，Yilin Wong和加州大学洛杉矶分校的物理学西宾Giovanni Zocchi商榷了一个系统，该系统波及在锗晶圆名义挥发10纳米厚的铬层，然后是4纳米的金层。接下来，商榷东说念主员在芯片名义滴上一滴祥和的蚀刻溶液，并将其干燥今夜，然后用通常的蚀刻溶液清洗芯片，并在湿气的室内重新孵育，以防卫挥发。
“这个系统基本上变成了一个电解电容器，”Zocchi说。
在24-48小时的进程中，金属薄膜催化的化学反馈在锗名义蚀刻出权臣的图案。对该工艺的商榷标明，跟着催化反馈的进行，铬和金薄膜受到应力并从锗中剥离。由此产生的压力在金属薄膜上产生了皱纹，ag百家乐两个平台对打可以吗在进一步的催化作用下，这些皱纹蚀刻出了商榷东说念主员所看到的令东说念主感触的图案。
“金属层的厚度，样品机械应力的入手情景，以及蚀刻溶液的构成皆在决定变成的图案类型方面推崇撰述用，”Zocchi说。
这项商榷中最令东说念主情愿的发现之一是，这些图案不是纯化学的，而是受金属薄膜中残余应力的影响。商榷标明，金属先前存在的张力或压缩决定了出现的时局。因此，两个进程，一个是化学进程，一个是机械进程，共同产生了这些图案。
与生物助长和花样变成的联系
在催化驱动的界面变形和潜在的化学反馈之间变成的这种类型的耦合在实验室实验中是不寻常的，但在当然界中很常见。酶在当然界中催化助长，使细胞和组织变形。恰是这种机械不巩固性使得组织长成独特的时局，其中一些肖似于Wong的实验中看到的时局。
“在生物界，这种耦合践诺上无处不在，”Zocchi说。“咱们仅仅莫得在实验室实验中商酌它，因为大多半对于图案变成的实验室实验皆是在液体中完成的。这等于为什么这项发现如斯令东说念主情愿。它为咱们提供了一个非活体实验室系统，不错商榷这种耦合过火令东说念主难以置信的花样变成技艺。”
化学反馈花样变成的商榷始于1951年，那时苏联化学家鲍里斯·别洛乌索夫（Boris Belousov）随机发现了一种不错随时候自觉漂流的化学系统，草创了化学花样变成和非均衡热力学的新规模。与此同期，英国数学家艾伦·图灵（Alan Turing）独飞快发现，化学系统（自后被称为“反馈扩散系统”）不错自觉地在空间中变成图案，比如条纹或圆点。黄的实验中不雅察到的反馈扩散能源学与图灵的表面假定相吻合。
尽管在20世纪80年代和90年代，物理学和花样变成的复杂系统规模享有一段时候的聚光灯，但直到今天，用于商榷实验室化学花样变成的实验系统基本上是20世纪50年代引入的实验系统的变体。Wong-Zocchi系统代表了化学图案变成实验商榷的要紧进展。
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