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Posted in | Nanomaterials | Nanoanalysis

ナノ結晶の正確な位置決めは、集団のプロパティを制御できます

Published on February 18, 2011 at 4:36 AM

2次元(2 - D)と三次元で順序付け正確な個々のナノ結晶の自己組織化(NCS)によって形成された(3 - D)超格子は、個々のNCの間に、磁気光学、および電子結合の制御が可能になります。

このコントロールは、そのような振動コヒーレンス、可逆金属 - 絶縁体転移、強化された導電性、スピン依存電子輸送、強化されたフェロおよびフェリ磁性、調整可能な磁気伝導、および効率的な電荷輸送などの有用な集団の特性につながることができます。これらのプロパティは、太陽電池、電界効果トランジスタ、発光デバイス、光検出器、および光導電体における多くの潜在的な用途を有する。

ダイヤモンドアンビルセルの高圧実験の(a)の模式図。多面的な3 - D supercrystalsの高解像度スキャンelectrom顕微鏡像(b)の自己集合したコロイド7.0 - nmの球状のPBSのナノ結晶(C)からと小角X線散乱(D)および微小部X線回折パターン(を相当E)

3次元超格子内でNCの精密位置決めのために、そのようなシステムは、頻繁に原子から構築された結晶とのアナロジーで"supercrystals"(SCS)と呼ばれています。しかし、原子の結晶とは異なり、SCはこのような構造で、集団の特性を制御するために使用できる有機配位子の"ソフトな"シェルの存在に起因する粒子間の距離を調整の柔軟性を提供します。構造安定性と圧縮性は、任意の3 - Dシステムの基本的な特性です。

ナノスケール材料のためのアルゴンヌ国立研究所センター、アルゴンヌ国立研究所の光量子ソース(APS)におけるX線科学部門の研究者のチームは、APSでセクター13を動作するシカゴのGeoSoilEnviroCARSの大学、およびノー​​スウェスタン大学は報告している個々の多面的な、3次元supercrystalsコロイド7.0 nmのPBSのナノ結晶から自己組織化の最初の組み合わせ準静水圧、高圧、小角X線散乱(SAXS)とマイクロは、X線回折(XRD)の研究。個々のNCの体積変化を考慮されて以来、圧力サイクル中に、粒子間の間隔を正確に評価するために許可されてSAXSおよびXRDのテクニックを組み合わせる。ネオンは、圧力がNCの表面から有機配位子の浸出の可能性を避けるためにメディアを送信し、焼結によるSCの構造的な整合性を失うとして使用されました。ダイヤモンドアンビルセル(DAC)は、FCCの組織で、、APSでのX線科学部X線ビームライン12 - ID - Cで行わ周囲から12.5 GPaまでの圧力範囲で実験を、SAXSのSCのほぼ完璧な構造的安定性を明らかにNCの。 APSでGeoSoilEnviroCARS X線ビームライン13 - ID - Dで実施されたX線回折実験は、、NCSは圧力サイクル中に保持さ〜55 GPaまでのSC上で個々のNCの強い優先配向を持つことを実証した。

個々のNCが、彼らのSC、およびリガンドのマトリックスの機械的性質は、SAXSおよびXRDによって生成される圧縮データから導出された状態方程式を用いて分析した。 SCの周囲の圧力の体積弾性率はそれぞれ、リリースサイクルの間に圧縮し〜14.5万気圧の間に約5万気圧と計算される。 nCSが再び最初の遷移の間に単一の核イベント(8.1から9.2 GPaの圧力範囲内)を経由して8万気圧、および変換の進行上の一次の相転移を起こすことが判明し、中間相から番目の変換中に不均質核形成された(つまりはまだ同定されていない)のCsCl構造に。 〜2.2から2.95 GPaの配位子の行列のための体積弾性率は、ナノインデンテーション試験から観察されるよりも大きい大きさの順番です。

SCの高い構造安定性と粒子間の間隔を調整する機能は、異なる位相に高圧で変換されたNCの構成された構造を含む自己組織化人工固体の集団的性質のさらなる操作の約束を提供しているようだ。高圧XRDおよびSAXSを組み合わせることにより、個々のビルディングブロックおよびそれらの階層的なアーキテクチャの機械的性質について直接情報を取得するためにユニークな機会を提供しています。

ソース: http://www.anl.gov/

Last Update: 21. October 2011 14:31

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