figura 1a, Attaccamento orientato tradizionale (OA) di nanoparticelle per formare un singolo cristallo. Figura 1b, Con l'ausilio di tensioattivi (linee ondulate rosse) si può formare un singolo cristallo anche tramite l'OA tradizionale. Figura 1c, Il processo OA diretto dalla reazione chimica (CROA). Credito:LIU Yongfei e YANG Yong
Scienziati cinesi hanno rivelato che una nuova sostanza può formarsi durante il processo di attaccamento orientato (OA) della crescita dei cristalli, che potrebbe gettare nuova luce sul meccanismo microscopico della crescita dei cristalli.
La ricerca è stata condotta da scienziati dell'Istituto di fisica dello stato solido (ISSP) nell'ambito dell'Hefei Institutes of Physical Science, Accademia cinese delle scienze e altre istituzioni collaborative. È stato pubblicato in Questione il 29 maggio.
Cristallizzazione, un processo fisico molto familiare, avviene sia naturalmente che artificialmente. I prodotti risultanti, i cristalli, svolgono un ruolo importante nella scienza e nella tecnologia moderne. Ad esempio, i singoli cristalli di silicio svolgono un ruolo centrale nell'industria dei semiconduttori; cristalli ottici non lineari, ad es. -BaB 2 oh 4 (BBO) - sono indispensabili nella moderna tecnologia laser e negli esperimenti sull'ottica quantistica; e campioni monocristallini di alta qualità sono solitamente un prerequisito per misurazioni sperimentali e studi su nuovi effetti quantistici. Perciò, la ricerca sulla crescita dei cristalli è sempre al centro dell'attenzione.
L'attaccamento orientato (OA) è un concetto che non può essere ignorato quando si tratta di crescita dei cristalli (vedi Informazioni di base). Si pensa comunemente che l'OA sia un processo fisico in cui i nanocristalli si allineano in determinate direzioni per formare cristalli singoli più grandi mediante fusione dell'interfaccia (Figg. 1a e 1b). A causa di questo processo, i cristalli risultanti possiedono strutture sia costituenti che di fase identiche a quelle delle nanoparticelle precursori.
(A) Cristalli singoli cresciuti da OA; (B) Microstrutture dei cristalli, che mostrano l'allineamento orientato delle nanoparticelle. Attestazione:YANG Yong
Ma è possibile che una nuova sostanza si formi attraverso il processo di OA?
Per rispondere a questa domanda, Gli scienziati cinesi hanno condotto una serie di esperimenti e i loro risultati hanno fornito una risposta positiva.
Aggiungendo NaHCO 3 a Y 2 (CO 3 ) 3 ·2H 2 O sospensioni di nanoparticelle in ambiente acquoso, i ricercatori hanno ottenuto fogli monocristallini identificati come NaY(CO 3 ) 2 ·6H 2 O. Un prodotto simile ((NH 4 )Y(CO 3 ) 2 ·H 2 O) è stato ottenuto aggiungendo (NH 4 )HCO 3 alla sospensione.
La morfologia e le strutture atomiche dei prodotti sono state caratterizzate utilizzando metodi sperimentali all'avanguardia. In combinazione con calcoli teorici, i ricercatori hanno fornito prove convincenti che il meccanismo che governa il processo di sintesi è un nuovo tipo di OA (Fig. 1c). Gli scienziati hanno chiamato il meccanismo "Chemical Reaction-directed Oriented Attachment" (CROA).
"Riteniamo che la scoperta di CROA aprirà una nuova strada per la sintesi di nuovi materiali funzionali, e approfondire la comprensione del meccanismo di formazione minerale naturale, " disse Qin Xiaoying, l'autore corrispondente dell'opera dell'ISSP.
