Posted in | Nanomaterials | Nanoanalysis

Tumpak Positioning ng mga Nanocrystals Payagan Control Higit sa sama Katangian

Published on February 18, 2011 at 4:36 AM

Tumpak na pag-order sa dalawang-dimensional (2-D) at tatlong-dimensional (3-D) superlattices nabuo sa pamamagitan ng sa sarili pagtitipon ng mga indibidwal na nanocrystals (NCs) ay nagbibigay-daan para sa control ng magnetic, optical, at electronic pagkabit sa pagitan ng mga indibidwal na NCs.

Ang kontrol na ito ay maaaring humantong sa mga kapaki-pakinabang sama na mga katangian tulad ng vibrational pagkakaugnay-ugnay, baligtarin metal-to-insulator transition, pinahusay na kondaktibiti, iikot-umaasa elektron sasakyan, pinahusay ferro-at ferrimagnetism, mahimig magnetotransport, at mahusay na sasakyan ng singil. Mga katangian na ito ay may maraming mga potensyal na mga aplikasyon sa solar cell, patlang-epekto transistors, light-nagpapalabas ng aparato, photodetectors, at photoconductors.

(A) eskematiko larawan ng mataas na presyon na eksperimento sa isang cell sa palihan ng brilyante. High-resolution-scan electrom mikroskopya imahe ng faceted 3-D supercrystals (b) sa sarili na binuo mula sa koloidal 7.0-nm spherical nanocrystals PbS (c) at corresponded maliit na anggulo x-ray scattering (d) at micro x-ray pagdidiprakt pattern ( e)

Dahil sa ang tumpak na pagpoposisyon ng ang NCs sa loob ng isang 3-D superlattice, tulad sistema ay madalas na tinutukoy bilang "supercrystals" (SCs) sa pagkakatulad sa kristal na binuo ng mga atoms. Ngunit hindi katulad ng atomic kristal, SCs ay nag-aalok ng kakayahang umangkop ng tuning ang interparticle layo na dahil sa pagkakaroon ng ang "soft" na shell ng mga organic ligands na maaaring magamit upang makontrol ang mga sama na mga katangian sa mga tulad kaayusan. Istruktura katatagan at compressibility ang mga pangunahing katangian ng anumang 3-D na sistema.

Isang koponan ng mga mananaliksik mula sa Argonne Center Pambansang Laboratory para sa Nanoscale Materyales, ang X-ray Division Science sa ang Argonne Source Advanced poton (APS), Unibersidad ng Chicago sa GeoSoilEnviroCARS, na kung saan ay nagpapatakbo ng sektor 13 sa ang APS, at Northwestern University ay may iniulat sa unang pinagsamang parang hydrostatic, mataas na presyon, maliit na anggulo na x-ray scattering (SAXS) at micro x-ray pagdidiprakt (XRD) na mga pag-aaral sa mga indibidwal na faceted, 3-D supercrystals self-binuo mula sa koloidal 7.0-nm PbS nanocrystals. Ipinagsama ang SAXS at XRD pamamaraan na pinapayagan para sa tumpak na pagsusuri ng ang interparticle puwang sa panahon ng pagbibisikleta presyon dahil ang dami ng pagbabago ng ang mga indibidwal na NCs ay kinuha sa account. Neon ay ginamit bilang ng presyon ng isang pagpapadala media upang maiwasan ang posibilidad ng leaching ng organic ligands mula sa ibabaw ng NCs at mawala ang istruktura integridad ng mga SCs na dahil sa sintering. Diamond palihan cell (DAC) SAXS eksperimento sa hanay ng presyon mula sa paligid sa 12.5 GPa, na ginanap sa X-ray Science Division x-ray beamline 12-ID-C sa ang APS, ipinahayag ng halos perpektong istraktura katatagan ng ang SCs, sa fcc samahan ng ang NCs. Ang XRD mga eksperimento, na kung saan ay natupad sa GeoSoilEnviroCARS x-ray beamline 13-ID-D sa APS, ipinapakita na NCs strong katig orientation ng mga indibidwal na NCs sa SCs up sa ~ 55 GPa na mapangalagaan sa panahon ng presyon ng pagbibisikleta.

Ang mga makina na katangian ng indibidwal na NCs, ang kanilang mga SCs, at ang ligand matris ay sinusuri gamit ang equation ng mga estado na nagmula mula sa data compression na ginawa sa pamamagitan ng SAXS at XRD. Paligid presyon bulk modulus ng ang mga SCs ay kinakalkula na ang ~ 5 GPa sa panahon ng compression at ~ 14.5 GPa sa panahon ng ikot ng release, ayon sa pagkakabanggit. NCs ay nahanap upang matikman ang unang-sunod na phase transition sa itaas 8 GPa, at ang pagbabago ng nalikom sa pamamagitan ng isang kaganapan nucleation (sa loob ng isang saklaw ng presyon ng 8.1-9.2 GPa) sa loob ng unang transition, at magkakaiba nucleation sa panahon ng ikalawang pagbabago mula sa intermediate phase (na ay hindi pa nakilala) sa CsCl istraktura. Isang bulk modulus para sa ligand matris ng ~ 2.2-2.95 GPa ay isang order ng magnitude mas malaki kaysa sa obserbahan mula sa pag-aaral ng nanoindentation.

Ang mataas na istraktura katatagan ng SCs at ang kakayahan upang ibagay ang spacing ng interparticle mukhang nag-aalok ng pangako ng karagdagang pagmamanipula ng ang sama na mga katangian ng self-isinaayos na mga solids artipisyal kabilang ang mga istraktura na binubuo ng NCs transformed sa mataas na pressures sa isang iba't ibang mga bahagi. Ipinagsama ang mga mataas na presyon XRD at SAXS ay nagbibigay ng natatanging mga pagkakataon upang makakuha ng direktang impormasyon tungkol sa mga makina na katangian ng mga indibidwal na mga bloke ng gusali at ang kanilang mga hierarchical architectures.

Source: http://www.anl.gov/

Last Update: 8. October 2011 23:31

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