Site Sponsors
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
Posted in | Nanomaterials | Nanoanalysis

Præcis positionering af nanokrystaller Tillad kontrol over kollektive egenskaber

Published on February 18, 2011 at 4:36 AM

Præcis bestilling i to-dimensionelle (2-D) og tre-dimensionelle (3-D) superlattices dannet ved selv-samling af individuelle nanokrystaller (NCS) giver mulighed for kontrol af magnetiske, optiske og elektroniske kobling mellem de enkelte NCS.

Denne kontrol kan føre til nyttig kollektive egenskaber som vibrationelle sammenhæng, reversibel metal-isolator overgange, forbedrede ledningsevne, spin-afhængige elektron transport, forbedret ferro-og ferrimagnetism, afstemmelige magnetotransport og effektiv opladning transport. Disse egenskaber har mange potentielle anvendelsesmuligheder i solceller, felt-effekt transistorer, light-emitting enheder, fotodetektorer, og fotoledere.

(A) Skematisk illustration af højtryks-eksperiment i en diamant ambolt celle. Høj opløsning scanning electrom mikroskopi billeder af facetteret 3-D supercrystals (b) selv-samlet fra kolloid 7,0-nm sfæriske PbS nanokrystaller (c) og svarede små-vinkel røntgenspredning (d) og mikro røntgendiffraktion mønstre ( e)

På grund af præcis positionering af NCS inden for en 3-D superlattice, er sådanne systemer, ofte benævnt "supercrystals" (SCS) i lighed med krystaller opbygget af atomer. Men i modsætning til det atomare krystaller, tilbyder SCS fleksibiliteten i tuning interparticle afstand på grund af tilstedeværelsen af ​​"bløde" skallen af ​​organiske ligander, der kan bruges til at styre kollektive ejendomme i sådanne strukturer. Strukturel stabilitet og kompressionsevne er fundamentale egenskaber af enhver 3-D system.

Et hold forskere fra Argonne National Laboratory Center for Nanoscale Materialer, X-ray Science Division ved Argonne Advanced Photon Source (APS), har University of Chicagos GeoSoilEnviroCARS, der opererer Sektor 13 på APS, og Northwestern University rapporterede om første kombinerede kvasi-hydrostatisk, højtryks-, små-vinkel røntgen spredning (SAXS) og mikro røntgendiffraktion (XRD) undersøgelser af individuelle facetteret, 3-D supercrystals selv-samlet fra kolloid 7,0-nm PbS nanokrystaller. Ved at kombinere SAXS og XRD teknikker tilladt for præcis vurdering af interparticle afstanden under det pres, cykling siden volumenændring af de enkelte NCS blev taget i betragtning. Neon blev brugt som et tryk sender medier for at undgå muligheden for udvaskning af organiske ligander fra overfladen af ​​NCS og mister den strukturelle integritet af SCS grund sintring. Diamond ambolt celle (DAC) SAXS eksperimenter i trykområde fra omgivelsernes til 12,5 GPa, udført på X-ray Science Division x-ray beamline 12-id-C på APS, afslørede næsten perfekt strukturel stabilitet SCS, med FCC-organisation af NCS. Den XRD eksperimenter, som blev udført på GeoSoilEnviroCARS x-ray beamline 13-id-D på APS, vist, at NCS har stærke præferentielle retning af individuelle NCS i SCS op til ~ 55 GPa, der bevares under pres cykling.

De mekaniske egenskaber af de enkelte NCS, deres SCS, og liganden matrix blev analyseret ved hjælp af ligningen af ​​stater stammer fra komprimering data produceret af SAXS og XRD. Omgivelsernes tryk bulk modul af SCS var beregnet til at være ~ 5 GPa under komprimeringen og ~ 14,5 GPa under udsætningen cyklus, hhv. NCS blev fundet til at gennemgå første ordens faseovergang over 8 GPa, og forvandlingen fortsætter gennem en enkelt nukleær begivenhed (inden for et trykområde på 8,1-9,2 GPa) i løbet af den første overgang, og heterogene nukleær i løbet af anden transformation fra den mellemliggende fase (det er endnu ikke identificeret) til CsCl struktur. En bulk modul til ligand matrix ~ 2,2-2,95 GPa er en størrelsesorden større end observeret fra nanoindentation undersøgelse.

Den høje strukturelle stabilitet SCS og evnen til at tune interparticle afstand synes at give et løfte om yderligere manipulation af den kollektive egenskaber af selvorganiserede kunstige stoffer, herunder de strukturer, der bestod af NCS omdannet ved højt tryk ind i en anden fase. Ved at kombinere højtryks-XRD og SAXS giver enestående muligheder for at få direkte oplysninger om de mekaniske egenskaber af de enkelte byggesten og deres hierarkiske arkitekturer.

Kilde: http://www.anl.gov/

Last Update: 6. October 2011 18:13

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