以色列理工學院的科學家們正在開發可用於太陽能電池板和其他電子設備的自修復納米材料。從終結者到蜘蛛俠的衣服，科幻電影中自我修復的機器人和設備比比皆是。然而，在現實中，磨損會降低電子設備的有效性，直到它們需要被替換。
自我修復材料的領域正在迅速擴大，過去的科幻小說可能很快就會成為現實，這要歸功於以色列理工學院的科學家，他們開發了能夠自我修復的生態友好型納米晶體半導體。他們的研究結果最近發表在《先進功能材料》上。根據研究人員的描述，其中一組被稱為雙鈣鈦礦的材料在被電子束輻射損壞后顯示出自愈特性。鈣鈦礦最早在1839年被發現，最近引起了科學家們的注意，因為它們具有獨特的電光特性，儘管生產成本不高，但在能量轉換方面卻非常有效。
來自材料科學與工程學院和以色列理工學院固態研究所的Yehonadav Bekenstein教授的研究小組正在尋找有毒的鉛的綠色替代品和工程無鉛鈣鈦礦。該團隊專門從事新材料的納米級晶體的合成工作。通過控制晶體的成分、形狀和大小，他們改變了材料的物理特性。
納米晶體是保持自然穩定的最小的材料顆粒。它們的尺寸使某些特性更加明顯，並使在較大的晶體上不可能實現的研究方法成為可能，例如使用電子顯微鏡成像，看材料中的原子如何移動。事實上，這就是使無鉛鈣鈦礦中的自我修復被發現的方法。
鈣鈦礦納米顆粒是在Bekenstein教授的實驗室里生產的，使用的是一個簡短的、簡單的過程，包括將材料加熱到100℃幾分鐘。當博士生Sasha Khalfin和Noam Veber使用透射電子顯微鏡檢查這些顆粒時，他們發現了令人興奮的現象。這種類型的顯微鏡所使用的高壓電子束在納米晶體中造成了斷層和孔洞。然後，研究人員能夠探索這些孔如何與它們周圍的材料相互作用並在其中移動和轉化。
他們看到，這些孔在納米晶體內自由移動，但避開了其邊緣。研究人員開發了一個代碼，分析了使用電子顯微鏡製作的幾十個視頻，以了解晶體內的運動動態。他們發現，孔洞在納米顆粒的表面形成，然後移動到內部能量穩定的區域。孔洞向內移動的原因被推測為是塗在納米晶體表面的有機分子。一旦這些有機分子被移除，該小組發現晶體會自發地將孔洞噴射到表面並排出，回到其原始的原始結構–換句話說，地殼自我修復。
這一發現是了解使過氧化物納米粒子能夠自我修復的過程的重要一步，並為將其納入太陽能電池板和其他電子設備鋪平了道路。