Huller i valensbånd af nanodiamanter opdaget

Nanodiamanter er små krystaller, der kun er få nanometer store. Mens de besidder den krystallinske struktur af diamanter, deres ejendomme afviger betydeligt fra deres storebrødres, fordi deres overflader spiller en dominerende rolle i forhold til deres ekstremt små mængder. Suspenderet i vandige opløsninger, de kunne fungere som taxaer for aktive stoffer i biomedicinske anvendelser, for eksempel, eller bruges som katalysatorer til spaltning af vand.

Men hvordan adskiller nanodiamonds elektroniske egenskaber sig på et solid state-substrat dem, der vises af nanodiamanter i vandige opløsninger?

Dr. Tristan Petit, der arbejder i HZB -teamet ledet af prof. Emad F. Aziz, har nu undersøgt dette ved hjælp af absorption og emissionsspektroskopi på BESSY II. Deres resultater, netop udgivet i Nanoskala , demonstrere, at nanodiamanter viser valenshuller i vandige opløsninger, som ikke observeres, når de karakteriseres som en tynd film.

"Samspillet mellem nanodiamanter og de tilstødende molekyler og ioner er især stærkt i vand", siger Petit. Adsorptionen af ​​aktive farmaceutiske ingredienser på nanodiamanter kan påvirkes, for eksempel, ved tilsætning af salte eller ændring af pH -værdien. Petit og hans kolleger har nu opdaget, at den elektroniske signatur af overfladetilstande for nanodiamanter i vandige dispersioner er betydeligt forskellige fra nanodiamonds på et solid-state substrat.

Ved hjælp af mikro-jet teknologi udviklet af Emad Aziz på HZB, de undersøgte flydende prøver i vakuum ved hjælp af røntgenspektroskopi og udviklede et detaljeret billede af de fyldte og ufyldte elektrontilstande i valens- og ledningsbånd. Deres resultater viser, at huller, dvs. manglende elektroner i valensbåndet, dannet på overfladerne af nanodiamanterne i den vandige dispersion. "Dette tyder på, at elektroner på overfladen af ​​nanodiamanter doneres til de omgivende vandmolekyler", Foreslår Petit. Fysikerne formoder, at de også kan påvirke nanopartiklernes kemikalier, optisk, og katalytiske egenskaber gennem ændringer i deres elektroniske struktur. De vil gerne afgøre i fremtidige undersøgelser, om den katalytiske virkning af nanodiamanter i vandige omgivelser kan øges for at opdele vandmolekyler i ilt og brint ved hjælp af lys.