Højtryks guld nanokrystal struktur afsløret

Et stort gennembrud i måling af strukturen af ​​nanomaterialer under ekstremt højt tryk er blevet gjort af forskere ved London Centre for Nanotechnology (LCN).

Beskrevet i Naturkommunikation , undersøgelsen brugte nye fremskridt inden for røntgendiffraktion til at afbilde ændringerne i morfologien af ​​guldnanokrystaller under tryk på op til 6,5 gigapascal.

Under højt tryk, billeddannelsesmetoder såsom elektron- eller atomkraftmikroskopi er ikke levedygtige, hvilket gør røntgendiffraktionsbilleddannelse til den eneste mulighed. Imidlertid, indtil for nylig, det har vist sig svært at fokusere et billede, der er skabt med denne metode.

Ved at bruge en teknik udviklet af LCN-forskere til at korrigere forvrængningerne af røntgenstrålerne, videnskabsmændene, arbejder i samarbejde med Carnegie Institution of Washington, har nu været i stand til at måle strukturen af ​​guld nanokrystaller i højere opløsning end nogensinde før.

Professor Ian Robinson, der ledede LCN's bidrag til undersøgelsen, sagde:"At løse forvrængningsproblemet ved røntgendiffraktionsbillederne er analogt med at ordinere briller for at korrigere synet.

"Nu er dette problem løst, vi kan få adgang til hele feltet af nanokrystalstrukturer under pres. Det videnskabelige mysterium om, hvorfor nanokrystaller under tryk er op til 50 % stærkere end bulkmateriale, kan snart blive optrevlet."

For at udføre undersøgelsen, en guld-nanokrystal med en diameter på 400 nm blev sat i en enhed kaldet en Diamond-Anvil Cell (DAC), som kan genskabe det enorme tryk, der eksisterer dybt inde i Jorden, skabe materialer og faser, som ikke eksisterer under normale forhold.

Prøven blev knust inde i enheden, og ændringerne blev afbildet som trykket, målt med en lille rubinkugle, blev øget. Undersøgelsen viste, at under lavt tryk, nanokrystallen virkede som forventet, og kanterne blev anstrengte, imidlertid, overraskende, stammerne forsvandt under yderligere kompression.

Forskerne forklarer dette ved at antyde, at det tryksatte materiale gennemgår "plastic flow". et fænomen, hvor et materiale vil begynde at flyde og blive flydende, når det når et kritisk tryk. Denne hypotese blev yderligere understøttet, da krystalets facetterede form udviklede en glattere og rundere form, da trykket steg.

Professor Robinson tilføjede "Denne udvikling har et stort potentiale for at udforske dannelsen af ​​mineraler i jordskorpen, som transformerer fra en fase til en anden under pres"

I fremtiden, denne teknik tilbyder en meget lovende tilgang til in-situ nanoteknologisk udvikling under højt pres.