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„Überwachendes“ Nanoparticles Wachsen in der Istzeit

Published on October 13, 2010 at 7:25 PM

Ein Team von Wissenschaftlern an der US-Abteilung von das Argonne- (DOE)Nationalem Laboratorium der Energie und an der Carnegie-Institution von Washington hat mit „überwachenden“ nanoparticles wachsen in der Istzeit gefolgt.

Die revolutionäre Technik erlaubt Forschern, über die Anfangsstadien der Nanoparticlegeneration, lang ein Geheimnis zu lernen wegen der unzulänglichen prüfenden Methoden und könnte zu verbesserte Leistung der Nanomaterials in den Anwendungen einschließlich Solarzellen, das Ermittlen und mehr führen.

Diese silbernen nanoplates werden mit silbernen oxy Salz nanoparticles entlang den Rändern verziert. Diese nanostructures wurden unter Bestrahlung von energiereichen Röntgenstrahlen gewachsen, die Wissenschaftler „überwachen“ sie, in der Istzeit zu wachsen erlaubten. Das Bild ist von einem Rasterelektronenmikroskop.

„Nanocrystal-Wachstum ist die Basis der Nanotechnologie,“ sagte Leitungskabelforscher Yugang Sun, ein Argonne-Chemiker. „Das Verständnis es erlaubt Wissenschaftler genau zu den neuen und faszinierenden Nanoparticleeigenschaften des Schneiders.“

Die Methode, die nanoparticles schauen und sich benehmen, hängt von ihrer Architektur ab: Größe, Form, Beschaffenheit und Oberflächenchemie. Dieses hängt der Reihe nach sehr viel von den Bedingungen ab, unter denen sie gewachsen werden.

„Nanoparticles Genau zu steuern ist,“ Sun erklärte sehr schwierig. „Es ist sogar härter, die gleichen nanoparticles von Stapel zu Stapel zu reproduzieren, weil wir noch nicht alle Bedingungen für das Rezept kennen. Temperatur, Druck, Feuchtigkeit, alle beeinflussen Verunreinigung-sie Wachstum, und wir halten, mehr Faktoren zu entdecken.“

Zwecks verstehen, wie nanoparticles wachsen, die Wissenschaftler benötigt, um sie in der Tat wirklich zu überwachen. Das Problem war diese Elektronenmikroskopie, die übliche Methode für das Sehen unten in das Atomniveau von nanoparticles, benötigt ein Vakuum. Aber viele Arten nanocrystals müssen in einer Flüssigkeit wachsen Medium-und das Vakuum in einem Elektronenmikroskop macht dieses unmöglich. Eine spezielle dünne Zelle erlaubt, dass eine kleine Menge Flüssigkeit in einem Elektronenmikroskop analysiert wird, aber sie begrenzte noch die Forscher auf eine flüssige Schicht gerade 100 nm dick, die zu den wirklichen Bedingungen für Nanoparticlesynthese beträchtlich unterschiedlich ist.

Um diese Vexierfrage zu lösen, fand Sun dass er die sehr energiereichen Röntgenstrahlen verwenden musste, die an Sektor 1 Argonnes der Fortgeschrittenen Photon-Quelle bereitgestellt wurden (APS), die die Mitte des Labors für Nanoscale-Materialien angrenzt, in denen er arbeitet. Das Muster von den Röntgenstrahlen, die durch die Probe zerstreut wurden, erlaubte den Forschern, die frühesten Stufen von nanocrystals zweit-durch-zweites wieder aufzubauen.

„Diese Technik erbringt ein Schatzfund von Informationen, besonders über die Kernbildung und Wachstumsschritte der Kristalle, denen wir nie gewesen waren zu erhalten vor,“ sagten Sun.

Die Intensität der Röntgenstrahlen beeinflußt das Wachstum der nanocrystals, sagte Sun, aber die Effekte wurden nur nach einer besonders langen Reaktionszeit beträchtlich. „Das Erhalten eines klaren Bildes des Wachstumsprozesses erlaubt uns zu den Kontrollproben, bessere Ergebnisse zu erhalten, und schließlich, erklärten neue Nanomaterials, die eine große Auswahl von Anwendungen haben,“ Sun.

Die Nanomaterials konnten in den photo-voltaischen Solarzellen, chemische und biologische Fühler und sogar Darstellung verwendet werden. Zum Beispiel können Edelmetall nanoplates fast-Infrarotleuchte absorbieren, also können sie verwendet werden, um Kontrast in den Bildern zu erhöhen. In einem möglichen Fall könnte eine Einspritzung von besonders hergestellten nanoparticles nahe einer Site des Tumors des Krebspatienten den Darstellungskontrast zwischen Normal und Krebszellen erhöhen, damit Doktoren den Tumor genau abbilden können.

„Die Taste zu diesem Durchbruch war die eindeutige Fähigkeit, damit wir mit Wissenschaftlern von der Hoch entwickelten Photon-Quelle arbeiten, die Mitte für Nanoscale-Materialien und die Elektronenmikroskopie Mitte-Aller herein ein Platz,“ sagte Sun.

Finanzierung für die Forschung wurde von der US-Abteilung des Büros der Energie der Wissenschaft zur Verfügung gestellt. Der Artikel, „Nanophase-Entwicklung an der Halbleiter-/Elektrolyt-Schnittstelle in situ, die durch Zeit-Entschlossene Energiereiche Synchroton-Röntgenstrahl-Beugung“ Geprüft wurde, wurde in NanoLetters veröffentlicht.

Die Mitte für Nationales Laboratorium Nanoscale Materialsat Argonne ist eins der fünf DAMHIRSCHKUH Nanoscale-Wissenschafts-Forschungszentren (NSRCs), die ersten nationalen Leistungsmerkmale für interdisziplinäre Forschung am nanoscale, unterstützt durch das DAMHIRSCHKUH Büro der Wissenschaft. Zusammen enthalten das NSRCs eine Reihe von den ergänzenden Teildiensten, die Forscher mit hochmodernen Fähigkeiten versehen, um zu fabrizieren, aufzubereiten, zu kennzeichnen und vorbildlichen nanoscale Materialien, und die größte Infrastruktur-Investition der Nationalen Nanotechnologie-Initiative festzusetzen. Das NSRCs befinden sich an nationalen Laboratorien des Argonne, des Brookhaven, des Lawrence Berkeley, des Oak Ridges und des Sandia und des Los Alamos der DAMHIRSCHKUH. Zu mehr Information über die DAMHIRSCHKUH NSRCs, besuchen Sie bitte http://nano.energy.gov.

Argonne-Nationales Laboratorium sucht Lösungen zum Drücken von nationalen Problemen im Wissenschaft und Technik. Das erste nationale Laboratorium der Nation, Argonne leitet führende grundlegende und angewandte wissenschaftliche Forschung in praktisch jeder wissenschaftlichen Disziplin. Argonne-Forscher arbeiten nah mit Forschern von den Hunderten von den Firmen, von den Universitäten und von Bundes, Zustand und städtische Agenturen, um ihnen zu helfen, ihre spezifischen Probleme zu lösen, Amerika-voranzubringen wissenschaftliche Führung 's und die Nation während einer besseren Zukunft vorzubereiten. Mit Angestellten von mehr als 60 Nationen, wird Argonne von UChicago Argonne, LLC für die US-Abteilung des Büros der Energie der Wissenschaft gehandhabt.

Last Update: 12. January 2012 10:46

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