Minuscole particelle di biossido di titanio si trovano come ingredienti chiave nelle pitture murali, creme solari, e dentifricio; agiscono come riflettori di luce o come abrasivi. Tuttavia, con la diminuzione delle dimensioni delle particelle e un corrispondente cambiamento nel loro rapporto superficie-volume, le loro proprietà cambiano in modo che le nanoparticelle di biossido di titanio cristallino acquisiscano capacità catalitica:attivate dal componente UV alla luce del sole, abbattono le tossine o catalizzano altre reazioni rilevanti.

Ora, La dott.ssa Katja Henzler e un team di chimici dell'Helmholtz Center di Berlino hanno sviluppato una sintesi per produrre nanoparticelle a temperatura ambiente in una rete di polimeri. La loro analisi, condotto a BESSY II, La sorgente di radiazione di sincrotrone di Berlino, ha rivelato la struttura cristallina delle nanoparticelle. Questo rappresenta un importante passo avanti nell'uso dei nanoreattori polimerici poiché, fino a poco tempo fa, le nanoparticelle dovevano essere riscaldate a fondo per farle cristallizzare. L'ultimo passaggio di sintesi può essere risparmiato grazie all'ambiente speciale all'interno della rete PNIPAM.

I nanoreattori polimerici del team di Henzler sono costituiti da un nucleo di polistirene circondato da una rete di catene PNIPAM. Un composto di titanio è stato aggiunto a una soluzione etanolica dei colloidi polimerici, che ha innescato la formazione di piccole particelle di biossido di titanio all'interno della rete PNIPAM. Gli esperimenti BESSY II hanno mostrato che i chimici erano in grado di controllare la velocità di questi processi, influenzando allo stesso tempo la qualità dei nanocristalli che si erano formati.

Utilizzando la nuova combinazione di microscopia a raggi X e spettroscopia (NEXAFS-TXM, U41-SGM) a BESSY II, Henzler e il team di microscopia sono stati in grado di dimostrare che le nanoparticelle sono distribuite in modo omogeneo sui nanoreattori polimerici. I ricercatori hanno esaminato i loro campioni in un ambiente acquoso criogenico, che impedisce la formazione di artefatti a causa dell'essiccazione del campione. La loro analisi ha mostrato che le nanoparticelle hanno una struttura cristallina. "I nanocristalli hanno una struttura anatasio tetragonale e questa struttura cristallina è una chiave per le loro prestazioni catalitiche. Inoltre, il nostro nuovo metodo analitico ci consente di controllare la qualità delle particelle sintetizzate in modo da poterle ottimizzare per applicazioni rilevanti, "dice Katja Henzler.