"Смотря" Наночастицы расти в реальном времени

Published on October 13, 2010 at 7:25 PM

Команда ученых из департамента США (DOE) Аргонн энергетики Национальной лаборатории и Института Карнеги в Вашингтоне удалось "наблюдать" наночастицы расти в реальном времени.

Революционная методика позволяет исследователям узнать о ранних стадиях наночастиц поколения, долго тайной из-за неадекватного зондирования методами, и может привести к улучшению производительности наноматериалов в приложениях, включая солнечные батареи, зондирования и многое другое.

Эти серебряные nanoplates украшены серебряными наночастицами окси соль по краям. Эти наноструктуры были выращены при облучении высокоэнергетических рентгеновских лучей, которые позволили ученым "смотреть", как они растут в реальном времени. Изображение с помощью сканирующего электронного микроскопа.

"Нанокристаллами роста является основой нанотехнологий", говорит ведущий исследователь Yugang Солнца, химик Аргоннской. "Понимая это позволит ученым более точно разрабатывать новые и увлекательные свойства наночастиц".

Таким образом, что наночастицы выглядят и ведут себя, зависит от их архитектуры: размер, форму, текстуру и химии поверхности. Это, в свою очередь, во многом зависит от условий, при которых они растут.

"Точное управление наночастиц очень трудно," Sun объяснил. "Это еще труднее воспроизвести те же самые наночастицы от партии к партии, потому что мы еще не знаем всех условий для рецепта. Температуры, давления, влажности, примесей, все они влияют на рост, и мы продолжаем открытиями новых факторов".

Для того, чтобы понять, как наночастицы расти, ученым необходимо реально смотреть на них в акте. Проблема в том, что электронная микроскопия, обычный метод за то вниз, в атомарном уровне наночастиц, требует вакуума. Но многие виды нанокристаллов должны расти в жидкой среде и вакууме в электронный микроскоп делает это невозможным. Специальной тонкой клеток позволяет небольшое количество жидкости для анализа с помощью электронного микроскопа, но все же ограниченную исследователям жидкого слоя всего в 100 нанометров, что значительно отличается от реальных условий для синтеза наночастиц.

Чтобы решить эту головоломку, ВС обнаружил, что ему нужно было использовать очень высокой энергии рентгеновских лучей при условии, на 1 сектор передовых Фотон Аргонна Source (APS), которая примыкает центр лаборатории Материалы нано, где он работает. Структура Х-лучей, рассеянных образец позволил ученым реконструировать ранних стадиях нанокристаллов второго по второй.

"Эта техника дает сокровищница информации, особенно на зарождение и рост шаги кристаллов, что мы никогда не были в состоянии получить раньше", говорит ВС

Интенсивность рентгеновского излучения влияет на рост нанокристаллов, Sun сказал, но эффект только стал значимым после особенно долгого времени реакции. "Получение четкого изображения процесса роста позволят нам контрольные образцы, чтобы получить лучшие результаты, и в конце концов, новые наноматериалы, которые будут иметь широкий спектр приложений," Sun объяснил.

Наноматериалы могут быть использованы в фотоэлектрических солнечных элементов, химических и биологических сенсоров и даже изображения. Например, благородный металл nanoplates может поглощать ближнем инфракрасном свете, так что они могут быть использованы для повышения контрастности изображений. В одном возможном случае, введение специально разработанных наночастиц вблизи опухоли больного раком могли бы увеличить изображение контраст между нормальными и раковыми клетками, так что врачи могут точно карте опухоли.

"Ключ к этому прорыву была уникальная возможность для нас работать с учеными Расширенный источника фотонов, Центр Материалы нано-и электронной микроскопии Центр-все в одном месте," Sun сказал.

Финансирование исследовательской работе оказали департамент США в Управление энергетики наук. В статье "Эволюция нанофазных в полупроводник / электролит интерфейса в Ситу исследование методом с временным разрешением высоких энергий синхротронного рентгеновского дифракционного", был опубликован в NanoLetters.

Центр наноразмерных Materialsat Аргоннской национальной лаборатории является одним из пяти DOE наноразмерных научно-исследовательского центра (NSRCs), премьер-министр национальной пользователю возможности для междисциплинарных исследований на наноуровне, при поддержке Управления Министерства энергетики наук. Вместе NSRCs включает набор дополнительных средств, которые обеспечивают исследователей с государством в самых современных возможностей для изготовления, обработки, характеристики и модели наноразмерных материалов и представляют собой крупнейшие инвестиции в инфраструктуру национальной нанотехнологической инициативы. NSRCs расположены в Аргоннской МЭ, Брукхейвенской, Лоуренса в Беркли, Ок-Ридж и Sandia и Лос-Аламосской национальной лаборатории. Дополнительные сведения о DOE NSRCs, пожалуйста, посетите http://nano.energy.gov.

Аргоннской национальной лаборатории стремится решений насущных национальных проблем в области науки и техники. Первый национальный стране лаборатория, Аргонн проводит передовые фундаментальные и прикладные научные исследования практически в каждой научной дисциплины. Аргонн исследователи работают в тесном сотрудничестве с исследователями из сотен компаний, университетов и федеральных, государственных и муниципальных учреждений, чтобы помочь им в решении их конкретных проблем, заранее Америки научное руководство и подготовить страну к лучшему будущему. С сотрудников из более чем 60 стран, Аргоннской управляется UChicago Аргон, ООО департамента США в Управление энергетики наук.

Last Update: 3. October 2011 07:47

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