Nanopartikler bliver platin:NCEM-instrumenter giver nøglebilleder

På Berkeley Labs National Center for Electron Microscopy blev det afsløret, at enkeltstrenget DNA kan sprede bundter af enkeltvæggede kulstofnanorør i individuelle rør og tjene som guideposter til at syntetisere platinnanopartikler på disse rør.

Berkeley Labs National Center for Electron Microscopy (NCEM) leverede teknologien og et Visiting Scientist Fellowship, der hjalp en forsker fra Missouri State University med at gøre en nøgleopdagelse, som skulle øge indsatsen for at bruge kulstof-nanorør som katalytisk støtte i direkte ethanolbrændselsceller. Ved at bruge de avancerede karakteriseringsfunktioner i NCEMs TEAM 0.5 og Tecnai mikroskoper, Materialeforsker Lifeng Dong fandt ud af, at enkeltstrenget DNA kan bruges til at sprede bundter af enkeltvæggede kulstofnanorør i individuelle rør. De enkelte DNA-strenge kan også tjene som guideposter til syntetisering af platinnanopartikler på disse rør.

"Uden Visiting Scientist Fellowship fra NCEM, Jeg ville ikke have haft mulighed for at arbejde med NCEM-forskere og bruge avancerede mikroskoper til at karakterisere disse prøver, ” skrev Dong i et brev til NCEM-direktør Uli Dahmen. Dong erhvervede sine billeder på TEAM 0.5 og 200 kV Tecnai med hjælp fra Berkeley Labs personale på NCEM, inklusive Christian Kisielowski, Thomas Duden, Masashi Watanabe, Zonghoon Lee og ChengYu Song.

Bærbare brændselsceller drevet direkte af ethanol har potentialet til at være langt mere effektive end ethanoldrevne forbrændingsmotorer og langt mere praktiske end brintbrændselsceller. da ethanol er lettere at opbevare og transportere end brint. Det, der har manglet til produktionen af ​​direkte ethanolbrændselsceller, er en god katalysator til at oxidere ethanol.

Platinovertrukne enkeltvæggede kulstofnanorør (SWCNT'er) viser lyst til denne opgave på grund af deres høje elektroniske ledningsevne og overfladeareal. Imidlertid, det er disse enkeltvæggede nanorørs natur at danne bundter. For at de effektivt kan bruges som tilhængere af platinkatalysatorer i direkte ethanolbrændselsceller, Der skal findes effektive måder at adskille bundtede SWCNT'er i individuelle rør og til at syntetisere platinnanopartikler på nanorørene.

"Vores billeder viser, at platinnanopartikler selektivt vokser på kulstofnanorør i overensstemmelse med enkeltstrengede DNA-placeringer, ”Siger Dong. “DNA -molekylerne spreder ikke kun effektivt SWCNT -bundter i individuelle rør, men også give en adresse for dannelsen af ​​platinnanopartikler langs nanorørets overflader. Dette foreslår en metode til at syntetisere andre typer af kulstof nanorør-understøttede nanopartikler, såsom palladium og guld, til applikationer i brændselsceller og elektronik på nanoskala."

Akronymet TEAM står for Transmission Electron Aberration-corrected Microscope. TEAM 0.5 er i stand til at producere billeder med en opløsning på en halv ångstrøm, som er mindre end diameteren af ​​et enkelt brintatom. TEAM 0.5 har også evnen til at korrigere for det billednedbrydende fænomen kendt som sfærisk aberration. 200kV Tecnai mikroskopet er optimeret til materialeforskning, der kræver enten den højeste opløsning scanningstransmission elektronmikroskopi ydeevne, betyder billeddannelse og spektroskopi, eller korrelerede billeddannelses- og analysemetoder.

"Den største udfordring for at opnå disse billeder var, at vores mikroskoper forbliver stabile på deres højeste ydeevneniveauer, ”Siger NCEMs medarbejder Song, der yder support til 200 kV Tecnai mikroskopet. "Når vi afbilder en prøve på atomskala, enhver ustabilitet i mikroskopet forstørres millioner af gange med billedet. Hos NCEM kontrollerer vi rutinemæssigt ydeevnen af ​​vores mikroskoper og passer på optisk, mekanisk, eller elektriske forstyrrelser.”