(PhysOrg.com) - E se potessi trasformare l'intero pagliaio in aghi? Invece di cercare un oggetto, avresti 10 miliardi di elementi desiderati disposti ordinatamente di fronte a te. Questo è ciò che i ricercatori del Pacific Northwest National Laboratory hanno fatto per gli scienziati che analizzavano le nanoparticelle. Utilizzando la tecnica di atterraggio ionico sviluppata al PNNL, gli scienziati hanno preparato un omogeneo, campione privo di contaminanti di cluster d'oro, minuscole particelle composte da 11 atomi d'oro ciascuna. Il team ha quindi analizzato i campioni nel nuovo microscopio elettronico a trasmissione con correzione dell'aberrazione o TEM presso l'EMSL.

"Questo è un approccio molto promettente per la preparazione del campione TEM, " ha detto la dottoressa Julia Laskin, un chimico fisico del PNNL che ha diretto la ricerca.

Intorno al mondo, gli scienziati utilizzano TEM per ottenere dati dettagliati sulla struttura di nuovi catalizzatori e altri materiali. Un esempio è l'oro, che possono essere catalizzatori altamente reattivi ed eccellenti in forma di nanoparticelle. Però, l'analisi TEM può distruggere le particelle di dimensioni subnanometriche in esame. Così, gli scienziati devono continuamente cacciare attraverso campioni eterogenei convenzionali per trovare più particelle che desiderano analizzare. Utilizzando la tecnica di preparazione del campione di atterraggio ionico, gli scienziati svolgono il lavoro più velocemente poiché tutti i 10 miliardi di particelle sono uguali.

"TEM è la tecnica del cavallo di battaglia per caratterizzare piccole particelle, " ha detto il dottor Grant Johnson, un chimico fisico al PNNL e il primo Linus Pauling Distinguished Postdoctoral Fellow. "Questo è un modo per rendere più facile questo prezioso processo".

Il team di ricerca si è concentrato su cluster d'oro a 11 atomi. I cluster d'oro hanno proprietà chimiche e fisiche che dipendono fortemente dalle dimensioni. La rimozione o l'aggiunta di un atomo può modificare notevolmente la struttura e il comportamento dei cluster, che interessano gli scienziati per il loro potenziale di creare materiali con nuove sostanze chimiche, proprietà magnetiche o ottiche. Tommaso Sacerdote, uno stagista del DOE Science Undergraduate Laboratory, sintetizzato i cluster, creando una soluzione rosso-arancio. Il processo di sintesi genera fiale piene di liquido, imballato con particelle d'oro di varie dimensioni.

Johnson ha quindi sottoposto a elettrospray la soluzione in uno spettrometro di massa unico e personalizzato presso l'EMSL, appositamente progettato per l'atterraggio morbido di ioni. L'elettrospray trasforma gli ammassi d'oro nel liquido in ioni in un flusso gassoso. Ha quindi messo a punto lo spettrometro di massa per selezionare i cluster desiderati:gli 11 ioni di atomi d'oro. Gli ioni sono stati quindi depositati delicatamente con energia controllata su una griglia di campioni.

Il Dr. Chongmin Wang ha quindi raccolto la griglia carica di campioni e l'ha portata in un altro laboratorio contenente il microscopio elettronico. Wang è stato in grado di ottenere immagini degli ammassi, determinando così la loro dimensione, che era di 0,8 nanometri, e confermando la loro omogeneità.

Johnson e i membri del team di Laskin stanno ora studiando come cambia la struttura di questi piccoli ammassi quando viene utilizzato un numero diverso di atomi d'oro per formare l'ammasso. Per esempio, come cambia la struttura quando nel cluster sono presenti 8 atomi d'oro contro 6?