Posted in | Nanomaterials

Argonne Wetenschappers onderzoeken Nanodeeltje kristallisatie in ongekend detail

Published on May 14, 2010 at 6:29 PM

Een samenwerking tussen de Advanced Photon Source en Center for Nanoscale Materialen bij US Department of Energy (DOE) Argonne National Laboratory heeft "gezien" de kristallisatie van nanodeeltjes in ongekend detail.

"Nanoscience is een hot issue op dit moment, en de mensen proberen zelf-geassembleerde nanodeeltje arrays voor data-en geheugen opslag te creëren," Argonne assistent-fysicus Zhang Jiang gezegd. "In deze apparaten, de mate van de bestelling is een belangrijke factor."

Assistent natuurkundige Zhang Jiang (van links) onderzoekt een X-ray diffractie als fysicus Jin Wang en nanoscientist Xiao-Min Lin bereiden een steekproef op een van bundellijnen de Advanced Photon Source's. De Argonne wetenschappers hebben onderzocht nanodeeltjes kristallisatie in ongekend detail het gebruik van de krachtige X-stralen van de APS.

Om op te roepen een specifiek stukje van de gegevens, is het ideaal om informatie op te slaan op een twee-dimensionale kristalrooster met goed gedefinieerde grafische coördinaten. Zo moet elke bit van informatie van een nummer opgeslagen op een harde schijf worden opgeslagen op specifieke locaties, zodat het kan later worden opgehaald. Echter, in de meeste gevallen fouten zijn inherent aan nanodeeltjes kristalroosters.

"Gebreken in een rooster zijn als kuilen op een weg, 'Argonne natuurkundige Jin zegt Wang. "Als je het rijden op de snelweg, u wilt weten of het gaat om een ​​vlotte rit zijn of als je moet zigzaggen om een ​​lekke band te vermijden. Ook wilt u weten hoe de gaten in de vorm de eerste plaats, dus we kunnen elimineren. "

Beheersing van de graad van de bestelling in nanodeeltjes arrays is ongrijpbaar. Het aantal van nanodeeltjes een chemicus kan maken in een klein volume is verbazingwekkend groot.

"We kunnen routinematig produceren 1.014 deeltjes in een paar druppels van de oplossing. Dat is meer dan het aantal sterren in de Melkweg," Argonne nanoscientist Xiao-Min Lin. "Als u wilt weten onder welke voorwaarden nanodeeltjes kunnen in een kristalrooster zelf-assembleren met een laag aantal defecten is heel uitdagend."

Omdat nanodeeltjes zo klein zijn, is het niet gemakkelijk om te zien hoe de bestelde rooster is tijdens de zelf-assemblage proces. Elektronenmicroscopie kan zien individuele nanodeeltjes, maar het gezichtsveld te klein is voor wetenschappers om een ​​"big picture" van wat de volgorde is zoals in macroscopische lengteschaal. Het werkt ook niet voor natte oplossingen.

"Met de lokale bestellen, men niet kan aannemen dat de dezelfde volgorde bestaat in de hele structuur, het is als het zien van een gedeelte van de weg en in de veronderstelling dat is recht en goed gebouwd helemaal tot het einde", zegt Wang.

Dezelfde groep onderzoekers aan de Argonne, samen met hun medewerkers aan de Universiteit van Chicago, ontdekte dat onder de juiste omstandigheden, nanodeeltjes kunnen drijven op een vloeistof-lucht-interface van een drogen druppel vloeistof en worden zelf georganiseerd.

Hierdoor kan de twee-dimensionale kristallisatieproces te komen over een veel langere tijdschaal. "Je verwacht niet dat meestal metalen deeltjes te zweven. Het is als het gooien van stenen in een vijver en verwachten dat ze te zweven op het oppervlak," zegt Lin. "Maar in de nanowereld, de dingen zich anders gedragen."

Met behulp van hoge-resolutie X-ray scattering bij de Advanced Photon Source (APS), Jiang en de anderen onderzocht de kristallisatieproces in ongekend detail als het vormt in real time. Ze ontdekten dat de nanodeeltjes arrays gevormd op de vloeistof-lucht-interface kan een regime van een zeer kristallijne fase in de zin van de klassieke twee-dimensionale kristal theorie in te voeren. Alleen wanneer het oplosmiddel begint te dewet van het oppervlak, doe defecten en wanorde beginnen te verschijnen.

"We kunnen de volledige macroscopische bemonsteringssonde en volgen wat er gebeurt in real-time", zei Jiang. "Dit stelt ons in staat om te begrijpen wat de parameters zijn belangrijk voor de zelf-assemblage proces controle."

Met dit niveau van begrip, hopen de wetenschappers dat op een dag apparaten zoals de iPod Nano kan worden gemaakt van nanodeeltjes.

Een paper over dit onderzoek werd gepubliceerd in 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