晶體有多種應用，包括激光器、LED 和天文儀器傳感器中使用的半導體。有一天，它可能會被“拉動”而不是“增長”，從而提高效率並降低成本。
密歇根州立大學埃拉德·哈雷爾 (Elad Harel) 領導的團隊使用激光加熱金納米粒子。這會引發鹵化物鈣鈦礦溶液中晶體的形成。通過使用激光再次移動金納米顆粒。因此，理論上可以將晶體精確地“拉”到電子設備中的所需位置。
哈雷爾告訴 Space.com，“在一台設備上，一個非常特定的位置可能需要少量的晶體材料。”
哈雷爾的新技術利用一種稱為“等離子加熱”的現象可以部分控制晶體的形成。在實驗室實驗中，Harel 的團隊發射了 660 納米激光。 波長 其中金納米顆粒被放置在硼矽酸鹽玻璃表面上充滿鹵化鉛鈣鈦礦前體溶液的反應室中。晶體被“吸引”進去
金納米顆粒很小。不到人類頭髮寬度的千分之一。因此，整個過程必須極其精確。並且可以使用具有亞毫秒幀速率的高速顯微鏡實時查看。
“我們使用金納米粒子的原因是因為它們充當微型加熱器，”哈雷爾說。 “當激光以正確的頻率照射粒子時，它會產生 電子 它是在黃金中振盪並產生熱量的。 ”
這就是等離子體加熱，並驅動前體溶液在哈雷爾團隊想要的位置結晶。
鹵化物鈣鈦礦晶體在太陽能電池和 LED 燈中表現出高效率，但它們並不是電子產品中使用的唯一晶體。例如，中紅外儀器 (MIRI) 中的半導體 詹姆斯·韋伯太空望遠鏡 Harel 結合了摻砷的矽晶體，希望這種等離子體加熱技術能夠應用於其他類型的晶體。但由於其相當不尋常的特性，它特別適用於鹵化鉛鈣鈦礦。
“這些鈣鈦礦的特殊之處在於，隨著溫度升高，溶解度會降低。這會導致結晶，”他說。 “大多數材料不表現出逆溶解特性。一般來說，當溫度升高時溶解度會增加。”
然而，可能有一種基於激發和急動電子的方法來解決這個問題。哈雷爾認為，除了產生熱量之外，電子還可以直接參與晶體形成的化學反應，刺激晶體形成。
“我們需要做更多的工作來將這個想法推廣到其他材料。但我們相信它會起作用，”他說。
更便宜、更快和更準確的晶體形成的優點是顯而易見的。水晶隨處可見。自觸摸屏煙霧探測器太陽能電池板醫療成像設備以及大多數通用光電和光探測器。
“這是一種簡單的方法。它使用廉價的激光，”哈雷爾說。 “它還節省了大量的生產成本。因為晶體可以隨時放置在需要的地方。”
考慮到晶體在天文感知中的重要性，這些晶體繪畫技術可能會為未來的太空任務提供更低成本的工具。
下一步是使用不同波長的多個激光來嘗試“繪製”更複雜的晶體圖案。然後開始在真實設備中測試它們，看看它們是否以更低的成本提供更好的標準性能。 “這就是我們現在正在做的事情，”哈雷爾說。
這種“繪製”晶體的新技術已發表在期刊上 ACS納米–
