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Argonne-Wissenschaftler Prüfen Nanoparticle-Kristallisation ausführlich Beispielloses

Published on May 14, 2010 at 6:29 PM

Eine Zusammenarbeit zwischen der Hoch entwickelten Photon-Quelle und der Mitte für Nanoscale-Materialien an US-Abteilung von das Argonne- (DOE)Nationalem Laboratorium der Energie hat der Kristallisation von nanoparticles ausführlich beispielloses „gesehen“.

„Nanoscience ist ein heißes Thema im Augenblick, und Leute versuchen, selbst-zusammengebaute Nanoparticlereihen für Daten zu erstellen und Speicherspeicher,“ sagte behilflicher Physiker Zhang Jiang Argonne. „In diesen Einheiten, ist der Grad der Einrichtung ein wichtiger Faktor.“

Behilflicher Physiker Zhang Jiang (vom links) prüft eine Röntgenstrahlbeugung, während Physiker Jin Wang und nanoscientist Xiao-Protokoll Lin eine Probe bei einem der Hoch entwickelte beamlines des Photon-Quell vorbereitet. Die Argonne-Wissenschaftler haben Nanoparticlekristallisation ausführlich beispielloses unter Verwendung der starken Röntgenstrahlen der APS geprüft.

Um ein spezifisches Bit von Daten aufzurufen, ist es ideal Informationen auf einem zweidimensionalen Kristallgitter mit gut definierten grafischen Koordinaten zu speichern. Zum Beispiel muss jedes Bit von Informationen eines Liedes, das auf einem Festplattenlaufwerk gesichert wird, an den spezifischen Einbauorten gespeichert werden, also kann es später zurückgeholt werden. Jedoch in den meisten Fällen sind Defekte in den Kristallgittern des Nanoparticle inhärent.

„Defekte in einem Gitter sind wie Schlaglöcher auf einer Strecke,“ sagte Argonne-Physiker Jin Wang. „Wenn Sie auf die Datenbahn treiben, möchten Sie kennen, ob es eine glatte Fahrt sein wird, oder wenn Sie Zickzack zwecks eine Reifenpanne vermeiden müssen. Auch Sie möchten können, die Schlaglöcher sich an erster Stelle bilden, also können wir sie beseitigen.“

Den Grad der Einrichtung in den Nanoparticlereihen Zu Steuern ist ausweichend gewesen. Die Anzahl von nanoparticles, die ein Chemiker in einem Bändchen machen kann, ist übeerraschenderweise groß.

„Wir können 1014 Partikel in einigen Tröpfchen der Lösung routinemäßig produzieren. Das ist mehr als die Anzahl von Sternen in der Milchstraße-Galaxie,“ Argonne-nanoscientist Xiao-Protokoll Lin. „, Bedingungen zu finden, unter denen nanoparticles in ein Kristallgitter mit einer geringen Anzahl Defekten selbst-zusammenbauen können, ist ziemlich schwierig.“

Weil nanoparticles so klein sind, ist es nicht einfach, zu sehen, wie bestellt dem Gitter während des Selbstbauprozesses ist. Elektronenmikroskopie kann einzelne nanoparticles sehen, aber das Blickfeld ist zu klein, damit Wissenschaftler eine „große Abbildung“ erhalten von, was die Einrichtung wie in makroskopischer Längenschuppe ist. Es auch funktioniert nicht für nasse Lösungen.

„Mit lokaler Einrichtung, man kann nicht annehmen, dass die gleiche Ordnung während der ganzen Zelle existiert; sie ist wie das Sehen eines Kapitels der Strecke und es anzunehmen ist gerade und gut vollständig konstruiert zum Ende,“ Wang sagte.

Die gleiche Gruppe von Forschern bei Argonne, zusammen mit ihren Mitarbeitern an der Universität von Chicago, entdeckte, dass unter den guten Bedingungen, nanoparticles an einer Flüssigkeitluft Schnittstelle eines trocknenden flüssigen Tröpfchens schwimmen und selbst-organisiert werden können.

Dieses lässt den zweidimensionalen Kristallisationsprozeß über einer Schuppe der viel längeren Zeit auftreten. „Sie gewöhnlich erwarten nicht metallische Partikel, um zu schwimmen. Es ist wie werfende Steine in einen Teich und sie erwartend, um auf die Oberfläche zu schwimmen,“ Lin sagte. „Aber im nanoworld, Sachen benehmen Sie sich anders als.“

Unter Verwendung des hochauflösenden Röntgenstrahlzerstreuens an der Hoch entwickelten Photon-Quelle (APS), prüften Jiang und die anderen den Kristallisationsprozeß ausführlich beispielloses als es sich bildet in der Istzeit. Sie entdeckten, dass die Nanoparticlereihen, die an der Flüssigkeitluft Schnittstelle gebildet werden, eine Einfuhrüberwachung einer in hohem Grade kristallenen Phase eintragen können, die in der klassischen zweidimensionalen Kristalltheorie definiert wird. Nur wenn das Lösungsmittel zum dewet von der Oberfläche beginnt, tun Sie Defekte und Störung fangen an zu erscheinen.

„Wir können die gesamte makroskopische Probe prüfen und überwachen, was in der Istzeit geschieht,“ sagte Jiang. „Dieses erlaubt uns, zu verstehen, welche Parameter wichtig sind, den Selbstbauprozeß zu steuern.“

Mit diesem Niveau des Verständnisses, hoffen die Wissenschaftler, dass eintägige Einheiten wie das iPod nano von den nanoparticles hergestellt werden können.

Ein Papier auf dieser Forschung wurde in den Nano-Schreiben veröffentlicht.

Last Update: 12. January 2012 08:43

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