Trong công bố được xuất bản trên tạp chí Chem, thay vì phá vỡ cấu trúc khối kim loại “từ trên xuống”, phương pháp mới tùy chỉnh cấu trúc hạt nano của kim loại “từ dưới lên”. Nhờ đó, tạo thành các khối kim loại cứng ở quy mô lớn. Thử nghiệm cho thấy, kim loại được sản xuất bằng kỹ thuật này cứng hơn 4 lần so với thông thường.
Ou Chen - Phó Giáo sư Hóa học tại Đại học Brown và là tác giả của nghiên cứu, cho biết: “Dùng búa và các phương pháp khác đều là những cách thay đổi cấu trúc hạt và rất khó để kiểm soát kích thước hạt mà bạn đạt được.
Những gì chúng tôi đã làm là tạo ra các khối xây dựng hạt nano kết hợp với nhau khi bạn ép chúng. Bằng cách này, chúng tôi có các kích thước hạt đồng nhất, có thể được điều chỉnh chính xác để tăng cường các đặc tính”.
Đối với nghiên cứu này, các nhà khoa học đã tạo ra những “đồng xu” bằng cách sử dụng các hạt nano của vàng, bạc, paladi và một số kim loại khác. Các vật dụng với kích thước này sẽ hữu ích trong việc chế tạo vật liệu phủ hiệu suất cao, điện cực hoặc máy phát nhiệt điện. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu cho rằng, quá trình này có thể dễ dàng được mở rộng để tạo ra những lớp phủ kim loại siêu cứng, hoặc thành phần công nghiệp quy mô lớn.
Chìa khóa của quá trình là cách xử lý hóa học được cung cấp cho các khối cấu tạo hạt nano. Các hạt nano kim loại thường được bao phủ bởi những phân tử hữu cơ được gọi là phối tử. Chúng thường ngăn cản sự hình thành các liên kết kim loại giữa các hạt. Chen và nhóm của ông đã tìm cách loại bỏ những phối tử đó về mặt hóa học. Nhờ đó, cho phép các cụm hợp nhất với nhau chỉ với một chút áp lực.
Nghiên cứu cho thấy, các đồng xu kim loại được làm bằng kỹ thuật này cứng hơn đáng kể so với kim loại tiêu chuẩn. Ví dụ, đồng tiền vàng cứng hơn bình thường từ hai đến bốn lần. Trong khi đó, các đặc tính khác như dẫn điện và phản xạ ánh sáng hầu như giống với kim loại tiêu chuẩn.
Chen cho biết, những đặc tính quang học của đồng tiền vàng rất thú vị vì có sự thay đổi màu sắc đáng kể khi các hạt nano được nén thành kim loại lớn. Theo nhà nghiên cứu này, về lý thuyết, kỹ thuật mới có thể được sử dụng để tạo ra bất kỳ kim loại nào.
Chen và nhóm của ông đã chứng minh có thể tạo ra một dạng kim loại kỳ lạ được gọi là thủy tinh kim loại. Thủy tinh kim loại dễ đúc hơn kim loại truyền thống, có thể cứng hơn và chống nứt vỡ tốt, đồng thời siêu dẫn ở nhiệt độ thấp.
