I ricercatori del London Centre for Nanotechnology (LCN) hanno compiuto un importante passo avanti nella misurazione della struttura dei nanomateriali sotto pressione estremamente elevata.

Descritto in Comunicazioni sulla natura , lo studio ha utilizzato nuovi progressi nella diffrazione dei raggi X per visualizzare i cambiamenti nella morfologia dei nanocristalli d'oro sotto pressioni fino a 6,5 ​​gigapascal.

Sotto alte pressioni, metodi di imaging come la microscopia elettronica o a forza atomica non sono praticabili, rendendo l'imaging di diffrazione dei raggi X l'unica opzione. Però, fino a poco tempo fa, mettere a fuoco un'immagine creata con questo metodo si è rivelato difficile.

Utilizzando una tecnica sviluppata dai ricercatori LCN per correggere le distorsioni dei fasci di raggi X, Gli scienziati, lavorando in collaborazione con la Carnegie Institution di Washington, ora sono stati in grado di misurare la struttura dei nanocristalli d'oro con una risoluzione più elevata che mai.

Professore Ian Robinson, che ha guidato il contributo della LCN allo studio, ha dichiarato:"Risolvere il problema della distorsione delle immagini di diffrazione dei raggi X è analogo alla prescrizione di occhiali per correggere la vista.

"Ora questo problema è stato risolto, possiamo accedere all'intero campo delle strutture nanocristalline sotto pressione. Il mistero scientifico del perché i nanocristalli sotto pressione siano fino al 50% più resistenti del materiale sfuso potrebbe presto essere svelato".

Per svolgere la ricerca, un nanocristallo d'oro di 400 nm di diametro è stato inserito in un dispositivo chiamato Diamond-Anvil Cell (DAC) che può ricreare le immense pressioni che esistono nelle profondità della Terra, creando materiali e fasi che non esistono in condizioni normali.

Il campione è stato schiacciato all'interno del dispositivo e i cambiamenti sono stati ripresi come pressione, misurato da una piccola sfera di rubino, è stato aumentato. Lo studio ha mostrato che a bassa pressione, il nanocristallo ha agito come previsto e i bordi sono diventati tesi, però, sorprendentemente, i ceppi sono scomparsi sotto ulteriore compressione.

Gli scienziati lo spiegano suggerendo che il materiale pressurizzato sta subendo un "flusso plastico", un fenomeno per cui un materiale inizia a fluire e diventa liquido una volta raggiunta una pressione critica. Questa ipotesi è stata ulteriormente supportata quando la forma sfaccettata del cristallo ha sviluppato una forma più liscia e rotonda all'aumentare della pressione.

Il professor Robinson ha aggiunto:"Questo sviluppo ha un grande potenziale per esplorare la formazione di minerali all'interno della crosta terrestre, che si trasformano da una fase all'altra sotto pressione"

Nel futuro, questa tecnica offre un approccio molto promettente per lo sviluppo di nanotecnologie in situ ad alte pressioni.