EAGER: Thermal pulsing enabled fast and reversible morphology control

EAGER:热脉冲实现快速、可逆的形态控制

基本信息

  • 批准号:
    1349507
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.43万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2013
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2013-08-15 至 2014-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

CBET 1349507PI: KalyanaramanIn this research we will investigate the understanding of a discovery in which a reversible change in the size and morphology of nanostructures can be achieved in very short nanosecond times. As a result, physical properties such as magnetism, optical reflectivity, plasmon resonance colors, and electrical conductivity, that are directed controlled by the morphology, can also be reversed rapidly. The experimental observation of this effect is that break-up of nanoparticles can occur under specific combinations of rapid thermal pulses and a static magnetic field, which can then be re-formed by thermal heating. Our hypothesis is that the rapid change in size and or density of the material is central to the break-up. We have designed experiments and modeling to confirm these ideas. Experiments will involve study of break-up as function of thermal pulsing, magnetic field, and materials parameters, while the modeling will be used to predict the spatio-temporal nature of temperature change within the nanostructures so as to estimate the forces leading to break-up.Materials and/or processes that can show reversible cycling of physical behavior are very important for a multitude of applications with wide ranging socio-economic impact. For example, the data stored on our smartphones and computers can be read, erased and rewritten multiple times through changes to the electronic or magnetic state. However, there is a severe limitation of such materials and processes. For instance computer logic is dominated by semiconductor materials. Also, it is not possible to reverse every physical property in a fast enough manner that would enable better new applications. One example is the photochromic effect found in sun glasses - although useful there, finds little use in electronic applications because it is extremely slow. The impact of our research will be from demonstrating this new approach to reverse physical behavior, based on reversible morphology control. Because it can happen in nanoseconds, we envision applications in dynamic heat and electromagnetic shielding, intelligent optical windows, novel data storage and memory, nanoscale repair, and measurement of heat and temperature.
CBET 1349507PI:Kalyanaramanin这项研究我们将研究对发现的理解,在这种发现中,可以在很短的纳米秒内实现纳米结构的大小和形态的可逆变化。结果,诸如磁性,光学反射率,等离子体共振颜色和电导率等物理特性也可以迅速逆转。对此作用的实验观察是,在快速热脉冲和静态磁场的特定组合下可能会破裂纳米颗粒,然后可以通过热加热来重新形成。我们的假设是,材料的大小和或密度的快速变化是分裂的核心。我们设计了实验和建模来确认这些想法。实验将涉及研究分解作为热脉冲,磁场和材料参数的功能,而模型将用于预测纳米结构内温度变化的时空性质,以估算导致分裂的力量。材料和/或过程对多种效果的循环范围非常重要。例如,可以通过更改电子或磁状态来读取,删除和重写的智能手机和计算机上存储的数据。但是,这种材料和过程有严重的限制。例如,计算机逻辑由半导体材料主导。同样,不可能以足够快的方式扭转每个物理属性,从而可以实现更好的新应用程序。一个例子是在太阳玻璃中发现的光致变色效果 - 尽管在那里有用,但在电子应用中很少使用,因为它非常慢。我们的研究的影响将是基于可逆形态控制的这种新方法来逆转身体行为。因为它可以在纳秒中发生,所以我们设想在动态热和电磁屏蔽,智能光学窗口,新颖的数据存储和内存,纳米级维修以及热量和温度测量中的应用。

项目成果

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