Nanopartikler kan vokse i kubisk form

Effektiviteten af ​​mange applikationer, der stammer fra naturvidenskab, afhænger dramatisk af en endelig egenskab af nanopartikler, såkaldt overflade-til-volumen-forhold. Jo større overfladen af ​​nanopartikler opnås for det samme volumen, de mere effektivt kan nanopartikler interagere med det omgivende stof. Imidlertid, termodynamisk ligevægt tvinger nanostrukturer til at minimere den åbne overflade drevet af energiminimeringsprincippet. Dette grundlæggende princip forudsiger, at den eneste form af nanopartikler kan være sfæriske eller tæt på sfæriske.

Natur, imidlertid, følger ikke altid de enkle principper. Et intensivt samarbejde mellem University of Helsinki, Finland, og Okinawa Institute of Science and Technology, Japan, viste, at jern nanopartikler under en eller anden tilstand kan vokse i kubisk form. Det lykkedes også forskerne at afsløre mekanismerne bag dette.

"Nu har vi en opskrift på, hvordan man syntetiserer kubiske former med et højt overflade-til-volumen-forhold, der åbner døren for praktiske anvendelser", siger Dr. Flyura Djurabekova fra Helsinki Universitet.

I forskerens arbejde, eksperiment og teori blev bragt sammen via en ny matematisk model, som giver en opskrift på, hvordan man vælger makroskopiske forsøgsbetingelser for at opnå dannelsen af ​​nanopartikler med ønsket form.

Det beregningsarbejde, der blev udført i gruppen af ​​Djurabekova, viste betydningen af ​​kinetiske processer i dette overraskende fænomen, nemlig konkurrencen mellem overfladediffusion og atomers aflejringshastighed. Simuleringerne viste, hvordan en oprindeligt sfærisk kerne omdannes til en perfekt terning.

Resultaterne blev for nylig offentliggjort i high-impact factor journal ACS Nano .