Posted in | Nanomaterials | Nanoanalysis

Nøyaktig plassering av nanokrystaller La Kontroll Over Collective Properties

Published on February 18, 2011 at 4:36 AM

Nøyaktig bestiller i to-dimensjonale (2D) og tredimensjonale (3-D) superlattices dannet av selv-montering av individuelle nanokrystaller (NCS) tillater for kontroll av magnetiske, optiske og elektroniske kopling mellom de enkelte sokkel.

Denne kontrollen kan føre til nyttige kollektive egenskaper som vibrasjonelle koherens, reversibel metall-til-isolator overganger, forbedret ledningsevne, spin-avhengige elektron transport, forbedret ferro-og ferrimagnetism, tunbare magnetotransport og effektiv ladningstransport. Disse egenskapene har mange potensielle anvendelser i solceller, felt-effekt transistorer, light-emitting enheter, photodetectors, og fotoledere.

(A) Skjematisk illustrasjon av høytrykks-eksperiment i en diamant ambolt celle. Høy oppløsning skanning electrom mikroskopi bilder av fasettert 3-D supercrystals (b) selv satt sammen av kolloidale 7,0-nm sfærisk PbS nanokrystaller (c) og tilsvarte små vinkel x-ray spredning (d) og mikro røntgendiffraksjon mønstre ( e)

På grunn av presis posisjonering av norsk sokkel i løpet av en 3-D superlattice, er slike systemer ofte referert til som "supercrystals" (SC) i analogi til krystaller bygget av atomer. Men i motsetning til atom-krystaller, SC tilby den fleksibiliteten tuning interparticle avstand grunnet tilstedeværelsen av "myke" skall av organisk ligander som kan brukes til å styre kollektive egenskaper i slike strukturer. Strukturelle stabilitet og kompressibilitet er grunnleggende kjennetegn ved en 3D-system.

Et team av forskere fra Argonne National Laboratory Center for nanoskala materialer, X-ray Science Division ved Argonne Advanced Photon Source (APS), har University of Chicagos GeoSoilEnviroCARS, som driver Sector 13 ved APS, og Northwestern University rapporterte om første kombinerte kvasi-hydrostatisk, høyt trykk, små-vinkel x-ray spredning (SAXS) og mikro røntgendiffraksjon (XRD) studier på individuelle fasettert, 3-D supercrystals selv satt sammen av kolloidale 7,0-nm PbS nanokrystaller. Kombinere SAXS og XRD teknikker tillatt for presis evaluering av interparticle avstand under trykket sykling siden volumet endring av den enkelte norsk sokkel ble tatt hensyn til. Neon ble brukt som et press overføre media for å unngå muligheten for utlekking av organiske ligander fra overflaten av norsk sokkel og miste den strukturelle integriteten SCS grunn av sintring. Diamond ambolt celle (DAC) SAXS eksperimenter i trykket varierer fra ambient til 12,5 GPa, utført på X-ray Science Division x-ray beamline 12-ID-C ved APS, avslørte nesten perfekt strukturell stabilitet av SCS, med fcc organisering av sokkelen. Den XRD eksperimenter, som ble utført ved GeoSoilEnviroCARS x-ray beamline 13-ID-D på APS, viste at norsk sokkel har sterke fortrinnsrett orientering av individuelle norsk sokkel i SC opp til ~ 55 GPa som er bevart under press sykling.

De mekaniske egenskapene til den enkelte sokkel, deres SCS, og ligand matrisen ble analysert ved hjelp av ligningen av stater avledet fra komprimering data produsert av SAXS og XRD. Ambient press bulk modulus av SCS var beregnet til ~ 5 GPa ved kompresjon og ~ 14,5 GPa under utgivelsessyklus, henholdsvis. NCS ble funnet å gjennomgå første-ordens faseovergang over 8 GPa, og transformasjon fortsetter gjennom en enkelt nukleasjon hendelse (innenfor et trykk rekke 8.1 til 9.2 GPa) i løpet av første overgangen, og heterogene nukleasjon i løpet av andre transformasjonen fra mellomfase (som ennå ikke er identifisert) til CsCl struktur. En bulk modulus for ligand matrise av ~ 2,2 til 2,95 GPa er en størrelsesorden høyere enn det som er observert fra nanoindentation studien.

Den høye strukturelle stabiliteten av SCS og evnen til å justere interparticle avstand synes å tilby løftet om videre manipulering av kollektive egenskaper selvorganisert kunstige stoffer, inkludert de strukturene som besto av norsk sokkel forvandlet ved høyt trykk inn i en annen fase. Kombinasjonen høytrykk XRD og SAXS gir unike muligheter til å få direkte informasjon om de mekaniske egenskapene til den enkelte byggesteiner og deres hierarkiske arkitekturer.

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

Last Update: 6. October 2011 07:12

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