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Die Genaue Positionierung von Nanocrystals Erlauben Regelung Über KollektivEigenschaften

Published on February 18, 2011 at 4:36 AM

Die Genaue Einrichtung in den zweidimensionalen (2-D) und dreidimensionalen (3-D) Superlattices, die durch den Selbstbau von einzelnen nanocrystals gebildet werden, (NCs) lässt Regelung der magnetischen, optischen und elektronischen Kupplung zwischen dem einzelnen NCs zu.

Diese Regelung kann zu nützliche Kollektiveigenschaften wie Schwingungskohärenz, umschaltbare Metall-zuisolator Übergänge, erhöhte Leitfähigkeit, Drehbeschleunigung-abhängiger Elektronentransport, erhöhtes Eisen- und Ferrimagnetism, melodisches magnetotransport und effizienter Ladungstransport führen. Diese Eigenschaften haben viele möglichen Anwendungen in den Solarzellen, in den Feldeffekttransistoren, in den lichtemittierenden Einheiten, in den Fotodetektoren und in den Fotoleitern.

(a) Schematische Abbildung des Hochdruckexperimentes in einer Diamantambosszelle. Hochauflösende Scannen electrom Mikroskopiebilder von facettierten 3-D supercrystals (b) selbst-bauten von kolloidalen 7,0 kugelförmigen PbS nanocrystals nm (c) zusammen und entsprachen Klein-winkel Röntgenstrahlzerstreuen (d) und Mikroröntgenstrahlbeugungsmuster (e)

Passend zur genauen Positionierung des NCs innerhalb eines 3-D Superlattice, gekennzeichnet solche Anlagen häufig als „supercrystals“ (SCs) in der Analogie zu den Kristallen, die von den Atomen aufgebaut werden. Aber anders als die Atomkristalle, SCs-Angebot die Flexibilität der Justage des interparticle Abstandes wegen des Vorhandenseins des „Weiche“ Shells der organischen Ligands, die verwendet werden können, um Kollektiveigenschaften in solchen Zellen zu steuern. Strukturelle Stabilität und Verdichtbarkeit sind grundlegende Eigenschaften jeder 3-D Anlage.

Ein Forscherteam von der Mitte Argonne-Nationalen Laboratoriums für Nanoscale-Materialien, die Röntgenstrahl-Wissenschafts-Abteilung beim Argonne Brachte Photon-Quelle (APS), Universität von Chicagos GeoSoilEnviroCARS voran, das Sektor 13 an den APS laufen lässt, und Northwestern-Universität haben über das zuerst kombinierte quasi-hydrostatische, Hochdruck-, Klein-winkel Röntgenstrahlzerstreuen (SAXS) und Mikrodie röntgenstrahlbeugungsuntersuchungen (XRD) über die Einzelperson berichtet, die, die 3-D supercrystals facettiert wird, die von kolloidalen 7,0 nanocrystals nm PbS selbst-zusammengebaut werden. Die Kombination der SAXS- und XRD-Techniken ließ genaue Bewertung des interparticle Abstandes während des komprimierenden Drucks zu, da die Volumenänderung des einzelnen NCs berücksichtigt wurde. Neon wurde wie übertragende Media eines Drucks verwendet, um die Möglichkeit der Auslaugung der organischen Ligands von der Oberfläche des NCs und des Verlierens der strukturellen Integrität des SCs zu vermeiden, das zum Sintern passend ist. Diamantambosszelle (DAC) SAXS experimentiert in der Druckreichweite von umgebendem zu GPa 12,5, durchgeführt an Röntgenstrahl-Wissenschafts-Abteilungsröntgenstrahl beamline 12-ID-C an den APS, aufgedeckte fast perfekte strukturelle Stabilität des SCs, mit FCC-Einteilung des NCs. Das XRD experimentiert, die an GeoSoilEnviroCARS-Röntgenstrahl beamline 13-ID-D an den APS durchgeführt wurden, gezeigt, dass NCs starke bevorzugte Orientierung von einzelnem NCs in SCs bis zu ~55 GPa haben, das während des Druckkomprimierens konserviert wird.

Die mechanischen Eigenschaften des einzelnen NCs, ihres SCs und der Ligandgrundmasse wurden unter Verwendung der Gleichung von den Zuständen analysiert, die von den Drucklufterzeugungsdaten berechnet wurden, die durch SAXS und XRD vorgelegt wurden. Umgebungsdruckmassenmodul des SCs wurde berechnet, um ~5 GPa während der Drucklufterzeugung und ~14,5 GPa zu sein während der Freigabeschleife, beziehungsweise. NCs wurden gefunden, um Zuweisungsphaseübergang über 8 GPa durchzumachen, und die Transformation fährt durch ein einzelnes Kernbildungsereignis (innerhalb eines Druckbereiches 8.1-9.2 GPa) während des ersten Überganges und heterogene Kernbildung während der zweiten Transformation von der Zwischenphase (die nicht noch gekennzeichnet wird), zu CsCl-Zelle fort. Ein Massenmodul für die Ligandgrundmasse von ~2.2-2.95 GPa ist eine Größenordnung größer als die, die von nanoindentation Studie beobachtet wird.

Die hohe strukturelle Stabilität des SCs und die Fähigkeit, den interparticle Abstand zu justieren scheinen, das Versprechen der weiteren Manipulation der Kollektiveigenschaften von selbst-organisierten künstlichen Körpern einschließlich die Zellen anzubieten, die aus NCs bestanden, das am Hochdruck in eine andere Phase umgewandelt wurde. Die Kombination von Hochdruck-XRD und von SAXS liefert eindeutige Gelegenheiten, direkte Informationen über die mechanischen Eigenschaften von einzelnen Bausteinen und von ihrer hierarchischen Architektur einzuholen.

Quelle: http://www.anl.gov/

Last Update: 12. January 2012 19:26

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