Gli scienziati di QUT hanno trovato un nuovo modo entusiasmante per manipolare e progettare i materiali del futuro a livello atomico e cambiare il modo in cui si comportano su una scala più ampia che apre la strada a nuove applicazioni come i biomarcatori del cancro precoce.

Hanno illustrato le loro scoperte con la creazione di nano "setacci" che possono aiutare a separare le molecole fino a una dimensione senza precedenti di 10, 000 volte più sottile di un capello umano.

La ricerca, Modellazione dei pori su scala nanometrica superplastica mediante irradiazione ionica, è stato pubblicato in Comunicazioni sulla natura oggi e scritto dal dottor Morteza Aramesh, Dottor Mayamei Yashar, Dott.ssa Annalena Wolff, e il professor Kostya (Ken) Ostrikov.

Professor Ostrikov, dalla Facoltà di Scienze e Ingegneria di QUT e dall'Istituto di Salute e Innovazione Biomedica, ha detto che questo era un esempio delle possibilità di utilizzare fasci di ioni di elio generati in un microscopio a ioni di elio per modificare il comportamento degli atomi e creare nuovi materiali.

"Abbiamo scoperto che un raggio di ioni di elio energetici generati in un microscopio a ioni di elio ha riorganizzato un materiale di allumina anodizzata nanoporosa su scala atomica e ha ridotto i suoi pori a vari, dimensioni minuscole senza precedenti, " Ha detto il professor Ostrikov.

"Questi minuscoli pori significano che gli scienziati potrebbero potenzialmente "setacciare" le molecole in diverse dimensioni per studiarle individualmente. Potrebbe aprire la strada alla diagnosi precoce del cancro, Per esempio, attraverso un esame del sangue in grado di rilevare il DNA prodotto da un cancro prima che il tumore si sviluppasse.

"Questa nuova manipolazione della materia assistita da ioni sulla più piccola delle scale di lunghezza ha completamente cambiato il comportamento dell'ossido di alluminio:quando abbiamo applicato un'esposizione moderata agli ioni di elio, i suoi pori si sono ristretti, quando abbiamo aumentato l'esposizione agli ioni, questa ceramica normalmente fragile e porosa si è trasformata in una superplastica e ha acquisito la capacità di allungarsi più di due volte senza rompersi".

Dottor Wolff, dal Centro di ricerca analitica centrale di QUT nell'Istituto per gli ambienti futuri, ha affermato che la scoperta consentirebbe agli scienziati di giocare con i materiali e vedere le proprietà dei materiali cambiare in tempo reale.

"Ora possiamo giocare con i legami atomici e vedere come possiamo usarli per influenzare la manipolazione della materia su scala nanometrica, " disse il dottor Wolff.

Dottor Aramesh, l'autore principale dello studio, ha affermato che per ricercatori e ingegneri questa scoperta ha offerto potenziali nuovi metodi per progettare futuri materiali intelligenti.

"Questo nuovo modo di riprogettare i materiali aiuterà ricercatori e ingegneri a creare nuovi materiali intelligenti con funzioni diverse, Per esempio, nuovi farmaci, diagnostica delle malattie e calcolo quantistico, " ha detto il dottor Aramesh.

"Possiamo usare microscopi agli ioni di elio per visualizzare quasi tutti i materiali e per costruire strutture piccole come un filamento di DNA, così piccolo da poterne contenere 64 miliardi in una singola goccia di pioggia.

"Ora possiamo vedere e manipolare la materia su scala nanometrica, siamo limitati solo dalla nostra immaginazione nella progettazione dei materiali".