Kortsud ja voldid on üldlevinud nähtused. Paljudel juhtudel on need looduse geniaalseks viisiks pakkida rohkem pindala piiratud ruumi. Teadlased on loodust matkides kaua üritanud manipuleerida pindadega, et luua kortse ja volte väiksemate, painduvamate elektrooniliste seadmete, vedelikku kandvate nanokanalite või isegi trükitavate mobiiltelefonide ja arvutite valmistamiseks.
Tegemaks aga neid tehnoloogiat painutavaid vägitegusid, peavad teadlased mõistma täielikult kortsude ja voltide profiile ja sooritusvõimet nanoskaalas – mõõtmetes, mis on samas järgus 1/50,000 inimese juuksekarva läbimõõduga. Mitmete vaatluste ja katsete käigus avastasid Browni Ülikooli ja Korea insenerid kortsude ja voltide ebatavalisi omadusi nanoskaalas. Uurijad märgivad, et üliõhukestes kiledes tekitatud kortsudes on peidetud pikad lained, mis isegi pikenevad, kui kile kokku suruda. Lisaks avastas meeskond, et seesuguste kilede voltimisel ilmuvad pinna alla suletud nanokanalid, justkui tuhanded üliväikesed torud, kirjutab Physorg.com.
Uurijad Browni Ülikoolist ja Koreast kasutasid koondatud ioonkiiri, eraldamaks kokkusurutud kullast nanokilest ristläbilõike. Kui tavaliste kõrvalasuvate voltide tipud kokku puutusid, tekkisid pinna alla nanotorud. Pilt: Kyung-Suk Kim lab, Browni Ülikool
„Kortse leidub teaduses kõikjal,“ sõnas Kyung-Suk Kim, Browni Ülikooli professor. „Nad peidavad teatud saladusi. Selle uurimustöö käigus oleme matemaatiliselt leidnud, kuidas õhukese kile kortsude vahemikke määrab suuresti moondunud pehme alusmaterjal ja kuidas kortsud muutuvad tavalisteks voltideks.“
Kortsud tekivad siis, kui õhuke jäik leht paindub pehmel pinnal või pehmes ümbruses. Need on tavaliste voltide eelkäijad: kui lehte piisavalt kokku suruda, asetsevad kortsud teineteise suhtes nii lähedal, et nad moodustavad voldid. Voldid on tootjate jaoks huvitavad, sest need võivad mahtuda suurele pindalale piiratud ruumis.
Kim ja tema meeskond asetas kullast 20–80 nanomeetri jämedused nanoteralise kile lehed kummisele alusmaterjalile, mida kasutatakse laialdaselt mikroelektroonikatööstuses. Uurijad surusid kile kokku, luues kortse, ning uurisid nende omadusi. Eelnevates uurimustöödes olid nad näinud esmaseid kortse lühikeste perioodilisusega – üksikute kortsude tippude ja süvikute laiuste vahemaaga. Kim avastas oma kolleegidega aga teist tüüpi kortsud, mis on palju pikema perioodilisusega kui esmased kortsud – nad on nagu peidetud pikad lained. Kui uurijad surusid kullast nanoteralise kile kokku, vähenes esmaste kortsude perioodilisus ootuspäraselt. Pikkade lainete vaheline perioodilisus aga kasvas – seda gruppi nimetati teisesteks kortsudeks.
Kui uurijad tekitasid kullast nanoteralistesse lehtedesse voldid, ilmnes midagi veelgi kummalisemat. Pinnal paistis kõik justkui tavaline olevat. Voldid tekkisid, kui kõrvutiasetsevad kortsud liikusid teineteisele nii lähedale, et puutusid kokku. Teadustöö meeskond arvutas aga, et taas pikenedes ei olnud need voldid sama pikkusega kui kiledes enne kokku pressimist. Tükk algupärase kile pinda oli kadunud, „justkui see oleks maha maetud,“ sõnas Kim.
Tõepoolest, nii juhtus – osa kile pinnast muutus nano-suurusteks suletud kanaliteks. Eelnevad uurijad olid olnud aatomjõumikroskoopiat kasutades kile pinna uurimisel võimetud nägema neid maetud kanaleid. Kim’i uurijate rühm kasutas selleks aga fokuseeritud ioonkiiri, eraldamaks kilest ristiläbilõike. Pinna all avastati ridade kaupa suletud, viiekümne kuni mõnesaja nanomeetrise läbimõõduga kanaleid. „Need olid peidus,“ sõnas Kim. „Me olime esimesed, kes kilet lõikasid ja nägid selles olevaid kanaleid.“
Teadusartikkel: ,,Folding wrinkles of a thin stiff layer on a soft substrate“
Leave a Reply