Under overfladen:Forståelse af (ultra-lille) struktur af silicium-nanokrystaller

Ny forskning giver indsigt i strukturen af ​​silicium -nanokrystaller, et stof, der lover at levere effektive litiumionbatterier, der driver din telefon til medicinsk billeddannelse på nanoskalaen.

Undersøgelsen blev udført af et team af kemikere fra University of Alberta, ledet af to ph.d. studerende på Institut for Kemi, Alyx Thiessen og Michelle Ha.

"Silicium -nanokrystaller er vigtige komponenter til en masse moderne teknologi, herunder litiumionbatterier, " sagde, Thiessen, der studerer hos professor Jonathan Veinot. "Jo mere vi ved om deres struktur, jo mere forstår vi om, hvordan de fungerer, og hvordan de kan bruges til forskellige applikationer. "

I to nyligt udgivne artikler, forskergruppen karakteriserede strukturen af ​​silicium -nanokrystaller hurtigere og mere præcist end nogensinde før, ved hjælp af en banebrydende teknik kendt som dynamisk nuklear polarisering (DNP).

"Ved hjælp af DNP -teknologien vi var i stand til at vise, at større silicium -nanokrystaller har en lagdelt struktur, der er uordnet på overfladen, med en krystallinsk kerne, der er adskilt af et mellemlag, "forklarede Ha, der studerer under vejledning af adjunkt Vladimir Michaelis. "Det er første gang, at dette er blevet dokumenteret i silicium -nanokrystaller."

Silicium -nanokrystaller har spredt sig gennem verden af ​​videnskabelig forskning. Fra applikationer til udvikling af batterier med ultrahøj kapacitet til den næste generation af medicinsk billeddannelse på mobilniveau, deres potentiale er tilsyneladende uendelig.

"At forstå strukturen af ​​silicium -nanokrystaller er meget nyttig, "forklarede Thiessen." Ved grundig undersøgelse af strukturen, vi bygger vores forståelse af krystallernes egenskaber, som igen kan bruges til at optimere deres funktion. "

"Og dette vil give os mulighed for at skræddersy silicium -nanokrystaller til den applikation eller det felt, vi ønsker, "tilføjet Ha." Denne forskning kan påvirke mange forskellige forskningsområder, herunder udvikling af mere præcis medicinsk billeddannelsesteknologi til ny, mere effektive batterier. Disse silicium -nanokrystaller er ekstremt alsidige. "

Både Thiessen og Ha er studerende på Alberta/Technical University of Munich International Graduate School for Hybrid Functional Materials (ATUMS) -programmet, som giver dem mulighed for at opleve et internationalt tværfagligt forskningsmiljø og udføre aspekter af deres forskning i München, Tyskland.

Det første papir, "Siliciumnanopartikler:Er de krystallinske fra kernen til overfladen?" blev ledet af Thiessen og udgivet i Kemi af materialer (DOI:10.1021/acs.chemmater.8b03074). Det andet papir, "Endogen dynamisk nuklear polarisering NMR af hydrid-terminerede silicium nanopartikler" blev ledet af Ha og offentliggjort i Nuklear magnetisk resonans i fast tilstand (DOI:10.1016/j.ssnmr.2019.04.001).