Videnskab
 science >> Videnskab >  >> nanoteknologi

At forsvinde guld er en velsignelse for nanogittere

(PhysOrg.com) -- Når guld forsvinder fra et meget vigtigt sted, det betyder normalt problemer. På nanoskala, imidlertid, det kunne give mere viden om visse typer materialer. En nylig opdagelse, der gør det muligt for forskere at erstatte guld-nanopartikler med dummy "spacere", har gjort det muligt for forskere at skabe materialer med aldrig før sete strukturer, hvilket kan føre til nye ejendomme.

I en ny undersøgelse, forskere ledet af professor Chad A. Mirkin fra Northwestern University brugte de højintensive røntgenstråler tilvejebragt ved beamline 5-ID af Advanced Photon Source (APS) ved det amerikanske energiministeriums Argonne National Laboratory til at se på "nanoparticle superlattices"— velordnede arrangementer af små nanoskala kugler, der kan manipuleres til at påtage sig en række forskellige egenskaber.

Supergitter har flere egenskaber, der gør dem særligt tiltalende for materialeforskere, sagde Northwestern kandidatstuderende Evelyn Auyeung, en af ​​studiets hovedforfattere. "Supergitter er defineret ved, at de opretholder en velorganiseret struktur over relativt lange afstande, " sagde hun. "Fordelen ved en ordnet struktur er, at den giver dig bedre mulighed for at tune eller programmere materialets egenskaber."

I tidligere eksperimenter udført i Argonne, forskere undersøgte effekten af ​​at bruge DNA som en slags lim til at forstærke gitterstrukturen. Det var blevet vist, at DNA er et alsidigt værktøj, der leder nanopartikler ind i en række en-, to-, og tredimensionelle supergitter, hvor gitterparameteren og symmetrierne afhang af længden af ​​DNA'et, samt størrelsen og formen af ​​de anvendte partikler.

Ved at inkorporere spacer-partiklen - en der ikke havde nogen uorganisk kerne - i stedet for guldnanopartiklerne, forskerne var i stand til at transformere strukturen af ​​et kropscentreret kubisk gitter til et simpelt kubisk gitter. De udvidede denne teknik til andre binære gitre og var i stand til at syntetisere mange eksotiske gitre, inklusive en, der ikke har nogen naturlig eller syntetisk ækvivalent for noget kendt materiale. "Ved at bruge disse dummy-partikler får vi adgang til et helt nyt designrum, " sagde Auyeung. "Det næste trin er at studere den slags egenskaber, som disse gitter har takket være det anderledes arrangement af nanopartiklerne. Hvis vi fuldt ud kan undersøge dette designrum, vi kan muligvis få adgang til nogle nye nye egenskaber fra disse materialer."

Den avancerede fotonkilde ved Argonne National Laboratory er en af ​​fire synkrotronstrålingslyskilder, der understøttes af US Department of Energy's Office of Science. APS er kilden til den vestlige halvkugles klareste røntgenstråler til forskning i stort set alle videnskabelige discipliner. Mere end 3, 500 forskere, der repræsenterer universiteter, industri, og akademiske institutioner fra hver amerikansk stat besøger APS hvert år for at udføre både anvendt og grundforskning til støtte for BES-missionen.

Resultaterne af undersøgelsen blev offentliggjort i januarudgaven af Natur nanoteknologi .