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Posicionamento preciso de Nanocristais permitem o controle sobre propriedades coletivas

Published on February 18, 2011 at 4:36 AM

Preciso encomendar em duas dimensões (2-D) e tridimensionais (3-D) superlattices formado pela auto-montagem de nanocristais individuais (CN) permite o controle do acoplamento magnético, óptico e eletrônico entre os NCs individual.

Esse controle pode levar a úteis propriedades coletivas tais como a coerência vibracional, reversível metal-isolante transições, condutividade melhorada, spin-dependente de transporte de elétrons, ferro-e aprimorados ferrimagnetismo, magnetotransport sintonizável, e transporte de carga eficiente. Estas propriedades têm muitas aplicações potenciais em células solares, transistores de efeito de campo, dispositivos emissores de luz, fotodetectores e fotocondutores.

(A) Ilustração esquemática do experimento de alta pressão em uma bigorna de diamante. De alta resolução de digitalização de imagens de microscopia electrom facetada 3-D supercrystals (b) auto-montado a partir de 7,0 nm coloidal-nanocristais PbS esférica (c) e correspondeu pequeno ângulo de espalhamento de raios-x (d) e padrões de micro difração de raios X ( e)

Devido ao posicionamento preciso dos NCs dentro de um superrede 3-D, tais sistemas são frequentemente referidos como "supercrystals" (SCs), em analogia com cristais construída de átomos. Mas, ao contrário dos cristais atômicos, SCs oferecem a flexibilidade de ajuste da distância interpartículas devido à presença do shell "soft" de ligantes orgânicos que podem ser usados ​​para controlar propriedades coletivas em tais estruturas. Estabilidade estrutural e compressibilidade são características fundamentais de qualquer sistema 3-D.

Uma equipe de pesquisadores do Centro de Argonne National Laboratory de Materiais em nanoescala, a Divisão de Ciência X-ray na Fonte Argonne Advanced Photon (APS), Universidade de GeoSoilEnviroCARS de Chicago, que opera Setor 13 na APS, e Northwestern University relataram sobre o combinados pela primeira vez quase-hidrostática, pressão alta, pequeno ângulo de espalhamento de raios-X (SAXS) e micro difração de raios X (XRD) estudos sobre o indivíduo facetada, 3-D supercrystals auto-montado a partir de nanocristais coloidais 7,0 nm PbS. Combinando o SAXS e técnicas XRD permitiu avaliação precisa do espaçamento interpartículas durante o ciclo de pressão desde a variação do volume das NCs indivíduo foi levado em conta. Neon foi usado como uma pressão de transmissão de mídia para evitar a possibilidade de lixiviação de ligantes orgânicos a partir da superfície do NCs e perder a integridade estrutural das SCs devido à sinterização. Bigorna de diamante (DAC) SAXS experimentos na faixa de pressão do ambiente a 12,5 GPa, realizada no X-ray Ciência Divisão x-ray beamline 12 ID-C na APS, revelou quase perfeita estabilidade estrutural do SCS, com a FCC, organização dos NCs. Os experimentos de DRX, que foram realizados no GeoSoilEnviroCARS x-ray beamline 13 ID-D na APS, demonstrou que NCs têm orientação preferencial fortes de cada um dos NCs em SCs até ~ 55 GPa que é preservada durante o ciclismo de pressão.

As propriedades mecânicas dos NCs individual, sua SCS, ea matriz ligante foram analisados ​​usando a equação de estados derivados da compressão de dados produzidos por SAXS e XRD. Módulo de bulk pressão ambiente do SCs foi calculado para ser ~ 5 GPa durante a compressão e ~ 14,5 GPa durante o ciclo de lançamento, respectivamente. NCs foram encontrados submeter-se a primeira ordem transição de fase acima de 8 GPa, ea transformação procede através de um evento de nucleação única (dentro de uma faixa de pressão de 8,1-9,2 GPa) durante a primeira transição, e nucleação heterogênea durante a segunda transformação a partir da fase intermediária (que ainda não foi identificado) a estrutura CsCl. Um módulo de massa para a matriz ligante de ~ 2,2-2,95 GPa é uma ordem de magnitude maior que a observada a partir do estudo de nanoindentação.

A alta estabilidade estrutural dos SCs ea capacidade de ajustar o espaçamento interpartículas parecem oferecer a promessa de uma maior manipulação das propriedades coletivas de sólidos auto-organizada artificiais, incluindo as estruturas que consistia em NCs transformado em altas pressões em uma fase diferente. Combinando alta pressão XRD e SAXS oferece oportunidades únicas para obter informações diretas sobre as propriedades mecânicas de blocos de construção individual e suas arquiteturas hierárquicas.

Fonte: http://www.anl.gov/

Last Update: 14. October 2011 04:34

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