Posted in | Nanomaterials

Argonne επιστήμονες Εξετάστε Κρυστάλλωση νανοσωματιδίων με πρωτοφανείς λεπτομέρειες

Published on May 14, 2010 at 6:29 PM

Μια συνεργασία μεταξύ του Advanced Photon Source και Κέντρο Νανοκλίμακα Υλικών στο Υπουργείο Εξωτερικών των ΗΠΑ (DOE) Argonne Ενέργειας National Laboratory έχει «δει» την αποκρυστάλλωση των νανοσωματιδίων με πρωτοφανείς λεπτομέρειες.

"Νανοεπιστήμες είναι ένα καυτό θέμα τώρα, και οι άνθρωποι προσπαθούν να δημιουργήσουν αυτο-συναρμολογούνται συστοιχιών νανοσωματιδίων για την αποθήκευση δεδομένων και μνήμη," Argonne βοηθός φυσικός Zhang Jiang είπε. "Σε αυτές τις συσκευές, ο βαθμός της παραγγελίας είναι ένας σημαντικός παράγοντας."

Βοηθός φυσικός Zhang Jiang (από αριστερά) εξετάζει μια περίθλαση ακτίνων Χ ως φυσικός Jin Wang και nanoscientist Xiao-Min Lin προετοιμάσει ένα δείγμα σε ένα από beamlines το Advanced Photon Source του. Οι επιστήμονες Argonne έχουν εξεταστεί κρυστάλλωση νανοσωματιδίων με πρωτοφανείς λεπτομέρειες χρησιμοποιώντας τα υψηλής ισχύος ακτίνες Χ του ΕΣΠ.

Για να καλέσετε ένα συγκεκριμένο κομμάτι των δεδομένων, είναι ιδανικό για την αποθήκευση πληροφοριών σχετικά με ένα δισδιάστατο κρυσταλλικού πλέγματος με σαφώς καθορισμένες γραφικές συντεταγμένες. Για παράδειγμα, κάθε κομμάτι των πληροφοριών από ένα τραγούδι που είναι αποθηκευμένα σε έναν σκληρό δίσκο πρέπει να αποθηκεύονται σε συγκεκριμένες θέσεις, έτσι ώστε να μπορεί να ανακτηθεί αργότερα. Ωστόσο, στις περισσότερες περιπτώσεις, οι ατέλειες είναι συνυφασμένα με κρυσταλλικά πλέγματα νανοσωματιδίων.

«Τα ελαττώματα σε ένα πλέγμα είναι σαν λακκούβες σε δρόμο," Argonne φυσικός Jin δήλωσε ο Wang. "Όταν είστε οδήγηση στην εθνική οδό, θα ήθελα να μάθω αν πρόκειται να είναι μια ομαλή βόλτα ή αν θα πρέπει να ζιγκ-ζαγκ, προκειμένου να αποφευχθεί ένα σκασμένο λάστιχο. Επίσης, θέλετε να ξέρετε πώς το λακκούβες μορφή την πρώτη θέση, ώστε να μπορούμε να την εξάλειψή τους. "

Ο έλεγχος του βαθμού της παραγγελίας σε συστοιχίες νανοσωματιδίων δεν ήταν εφικτή. Ο αριθμός των νανοσωματιδίων χημικός μπορεί να κάνει σε ένα μικρό όγκο είναι εκπληκτικά μεγάλος.

"Μπορούμε να παράγουμε συνήθως 1.014 σωματίδια μέσα σε λίγες σταγόνες διαλύματος. Αυτό είναι κάτι περισσότερο από τον αριθμό των άστρων στο Γαλαξία," nanoscientist Argonne Xiao-Min Lin. "Για να βρείτε τους όρους υπό τους οποίους τα νανοσωματίδια μπορούν να αυτο-συναρμολόγηση σε ένα κρυσταλλικό πλέγμα με μικρό αριθμό των ελαττωμάτων είναι αρκετά προκλητική."

Επειδή τα νανοσωματίδια είναι τόσο μικρά, δεν είναι εύκολο να δει πώς διέταξε το πλέγμα είναι κατά τη διαδικασία της αυτο-οργάνωσης. Ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μπορούμε να δούμε μεμονωμένα νανοσωματίδια, αλλά το οπτικό πεδίο είναι πολύ μικρή για τους επιστήμονες για να πάρετε μια "μεγάλη εικόνα" του τι είναι η παραγγελία είναι σαν να σε μακροσκοπική κλίμακα μήκους. Επίσης, δεν εργάζονται για υγρή λύσεις.

"Με την τοπική παραγγελία, δεν μπορεί κανείς να αναλάβει την ίδια σειρά υπάρχει σε όλη την δομή? Είναι σαν να βλέπει ένα τμήμα του δρόμου και με την υπόθεση είναι κατ 'ευθείαν και καλά κατασκευασμένο σε όλη τη διαδρομή μέχρι το τέλος," δήλωσε ο Wang.

Η ίδια ομάδα ερευνητών στο Argonne, μαζί με τους συνεργάτες τους στο Πανεπιστήμιο του Σικάγου, ανακάλυψαν ότι κάτω από τις κατάλληλες συνθήκες, τα νανοσωματίδια μπορούν να επιπλέουν σε ένα υγρό αέρα interface της ξήρανσης υγρών σταγονιδίων και να αυτο-οργανώνονται.

Αυτό επιτρέπει τη διαδικασία δύο διαστάσεων κρυστάλλωση να συμβεί κατά τη διάρκεια μιας πολύ μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. "Μπορείτε συνήθως δεν αναμένουν μεταλλικά σωματίδια να επιπλέουν. Είναι σαν να ρίχνουν πέτρες σε μια λίμνη και να απαιτούμε να επιπλέουν στην επιφάνεια," Lin είπε. "Αλλά στο nanoworld, συμπεριφέρονται διαφορετικά πράγματα."

Χρησιμοποιώντας υψηλής ευκρίνειας ακτίνων Χ σκέδαση σε το Advanced Photon Source (ΕΣΠ), ο Jiang και οι άλλοι εξέτασε τη διαδικασία κρυστάλλωση με πρωτοφανείς λεπτομέρειες καθώς αποτελεί σε πραγματικό χρόνο. Ανακάλυψαν ότι οι συστοιχίες των νανοσωματιδίων που σχηματίστηκε κατά την υγρή-air interface μπορούν να εισέλθουν σε καθεστώς μιας ιδιαίτερα κρυσταλλική φάση ορίζεται με την κλασική δισδιάστατη θεωρία κρύσταλλο. Μόνο όταν ο διαλύτης αρχίζει να dewet από την επιφάνεια, κάνει ελαττώματα και διαταραχή αρχίζουν να εμφανίζονται.

"Μπορούμε να εξερευνήσει το σύνολο μακροσκοπικό δείγμα και να παρακολουθεί τι συμβαίνει σε πραγματικό χρόνο," Jiang είπε. "Αυτό μας επιτρέπει να καταλάβουμε τι είναι σημαντικές παράμετροι για τον έλεγχο της αυτο-οργάνωσης της διαδικασίας."

Με αυτό το επίπεδο κατανόησης, οι επιστήμονες ελπίζουν ότι μια ημέρα συσκευές όπως το iPod Nano μπορεί να γίνει από τα νανοσωματίδια.

Ένα έγγραφο σχετικά με την έρευνα αυτή δημοσιεύτηκε στο Nano Letters.

Last Update: 7. October 2011 03:38

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit