Sterling videnskab:Stamme i sølv nanopartikler skaber usædvanlige twinning

(Phys.org)—Når tvillinger er tvunget til at dele, det kan lægge en betydelig belastning på deres forhold. Selvom denne observation måske ikke er overraskende i børns adfærd, det er mindre indlysende, når det kommer til nanopartikler.

Efter at have brugt tæt på et årti på at undersøge strukturen af ​​nanotråde lavet af rent sølv, forskere ved U.S. Department of Energy's (DOE) Argonne National Laboratory har opdaget en række usædvanlige adfærd i nanokrystaller med en anstrengt, femdobbelt symmetri dannet ved "twinning" i krystalstrukturen. De tvillingekrystallers usædvanlige femkantede symmetri og komplicerede strukturer adskiller dem fra de kubiske krystallinske gittere, der er typiske for mange sølvnanopartikler.

De "venskabelige" strukturer opstår, når tilstødende domæner i nanopartiklen arrangerer sig selv ved at dele de samme fly, sagde Argonne nanoforsker Yugang Sun. Da de femdobbelte tvillingestrukturer ikke fylder perfekt det volumen, som atomerne normalt ville optage i sølv, der er meget belastning i atomstrukturen eller gitteret. Typisk, nanopartikler fremstillet af ædle metaller har dannet meget symmetriske gitter i en konfiguration kaldet "ansigtscentreret kubisk"; men stammerne i femdobbelte tvillinge nanotråde forvrænger gitterne til en kropscentreret tetragonal symmetri.

Forskellen mellem atomarrangementer i nanopartikler kunne bestemme både materialets styrke såvel som dets effektivitet som katalysator, sagde Sun. "Dette er en grundlæggende undersøgelse, der ser i dybden på metallers natur på det mest grundlæggende niveau, " sagde han. "Men det er vigtigt, at videnskabsmænd forstår sådanne egenskaber for at udnytte de fordele, som disse meget små strukturer kan give os hen ad vejen."

Sun og hans kolleger opdagede også, at gitterspændinger absorberes ulige af forskellige områder af nanotråde. Centeret, han sagde, udviser tegn på høj belastning, mens det yderste lag ikke belastes så meget. Denne adfærd antyder, at hver nanotråd faktisk er sammensat af to adskilte regioner - noget, der er meget vigtigt for at bestemme stabiliteten af ​​de stærkt belastede nanotråde.

Den usædvanlige struktur af sølv nanotrådene gør det også muligt for materialeforskere at fastslå, hvordan belastningen fordeler sig langs en udvidet dimension. "Dette kan besvare mange spørgsmål, der stadig er inden for materialevidenskab, især for denne form for fælles struktur, " sagde Sun.

Avisen blev offentliggjort online i 24. juli-udgaven af Naturkommunikation .