(PhysOrg.com) -- Per la prima volta gli scienziati sono stati in grado di osservare la crescita delle nanoparticelle fin dalle prime fasi della loro formazione. Le nanoparticelle sono il fondamento della nanotecnologia e le loro prestazioni dipendono dalla loro struttura, composizione, e dimensioni. I ricercatori saranno ora in grado di sviluppare modi per controllare le condizioni in cui vengono coltivati. La svolta interesserà un'ampia gamma di applicazioni, tra cui la tecnologia delle celle solari e i sensori chimici e biologici. La ricerca è pubblicata su Nano lettere .

Come ha spiegato il coautore Wenge Yang del Laboratorio di geofisica della Carnegie Institution:"In passato è stato molto difficile vedere queste minuscole particelle nascere e crescere perché le tecniche tradizionali richiedono che il campione si trovi nel vuoto e molte nanoparticelle vengono coltivate in un metallo conduttore. liquido Quindi non siamo stati in grado di vedere come le diverse condizioni influenzano le particelle, tanto meno capire come possiamo modificare le condizioni per ottenere l'effetto desiderato".

Questi ricercatori lavorano presso il Center for Nanoscale Materials e l'Advanced Photon Source (APS), entrambi gestiti dall'Argonne National Laboratory, e dall'High Pressure Synergetic Consortium (HPSynC), un programma gestito congiuntamente dal Laboratorio di Geofisica e Argonne. Gli scienziati hanno utilizzato i raggi X ad alta energia dell'APS per eseguire studi di diffrazione che hanno permesso loro di ottenere informazioni sulla struttura cristallina dei materiali. Grazie all'elevata brillantezza e all'elevata penetrazione di questa sorgente di raggi X, la più grande del suo genere negli Stati Uniti, i ricercatori sono stati in grado di osservare la crescita dei cristalli fin dall'inizio della loro vita. Gli atomi diffondono raggi X a lunghezza d'onda molto corta e il modello di diffrazione risultante rivela la struttura di queste particelle insolite. Molto spesso la reazione chimica avviene in tempi brevissimi e poi evolve. Gli scienziati hanno utilizzato raggi X ad alta energia altamente focalizzati e un rilevatore di area veloce, le componenti chiave per rendere possibile questa indagine. Questo è il primo studio risolto nel tempo sull'evoluzione delle nanoparticelle dal momento in cui sono nate.

HPSynC, fa anche parte del Centro Energy Frontier for Research in Extreme Environments (EFree), un Energy Frontier Research Center supportato a Carnegie da DOE-BES. Una delle missioni di questo centro è sfruttare nuove tecniche di radiazione di sincrotrone per studi in situ della struttura e della dinamica dei materiali in condizioni estreme e quindi comprendere e produrre nuovi materiali energetici.

"Questo studio mostra la promessa di nuove tecniche per sondare la crescita dei cristalli in tempo reale. Il nostro obiettivo finale è utilizzare questi nuovi metodi per monitorare le reazioni chimiche mentre si verificano in una varietà di condizioni, comprese pressioni e temperature variabili, e utilizzare tale conoscenza per progettare e realizzare nuovi materiali per applicazioni energetiche. Questa è una delle principali aree di spinta del programma HPSynC che abbiamo lanciato in collaborazione con l'Argonne National Laboratory, " ha osservato Russell Hemley, il direttore del Laboratorio di Geofisica.