I nanodiamanti sono minuscoli cristalli di appena pochi nanometri. Pur possedendo la struttura cristallina dei diamanti, le loro proprietà divergono notevolmente da quelle dei loro fratelli maggiori, perché le loro superfici giocano un ruolo dominante rispetto ai loro volumi estremamente ridotti. Sospeso in soluzioni acquose, potrebbero fungere da taxi per sostanze attive in applicazioni biomediche, Per esempio, o essere utilizzati come catalizzatori per la scissione dell'acqua.

Ma in che modo le proprietà elettroniche dei nanodiamanti depositati su un substrato allo stato solido sono diverse da quelle mostrate dai nanodiamanti in soluzioni acquose?

Il Dr. Tristan Petit che lavora nel team HZB guidato dal Prof. Emad F. Aziz ha ora studiato questo con l'aiuto della spettroscopia di assorbimento ed emissione presso BESSY II. I loro risultati, appena pubblicato in Nanoscala , dimostrare che i nanodiamanti mostrano buchi di valenza in soluzioni acquose, che non si osservano quando caratterizzati come un film sottile.

"L'interazione tra i nanodiamanti e le molecole e gli ioni vicini è particolarmente forte nell'acqua", dire Petit. L'adsorbimento di principi attivi farmaceutici sui nanodiamanti può essere influenzato, Per esempio, aggiungendo sali o modificando il valore del pH. Petit ei suoi colleghi hanno ora scoperto che la firma elettronica degli stati superficiali dei nanodiamanti in dispersioni acquose è considerevolmente diversa da quella dei nanodiamanti su un substrato allo stato solido.

Con l'aiuto della tecnologia micro-jet sviluppata da Emad Aziz presso HZB, hanno esaminato campioni liquidi nel vuoto utilizzando la spettroscopia a raggi X e hanno sviluppato un'immagine dettagliata degli stati elettronici pieni e non riempiti nelle bande di valenza e conduzione. I loro risultati mostrano che i buchi, cioè elettroni mancanti nella banda di valenza, formati sulle superfici dei nanodiamanti in dispersione acquosa. "Questo suggerisce che gli elettroni sulla superficie dei nanodiamanti sono donati alle molecole d'acqua circostanti", Petit suggerisce. I fisici sospettano che potrebbero anche influenzare la chimica delle nanoparticelle, ottico, e proprietà catalitiche attraverso modifiche alla loro struttura elettronica. Vorrebbero determinare in studi futuri se l'effetto catalitico dei nanodiamanti in ambiente acquoso può essere aumentato per dividere le molecole d'acqua in ossigeno e idrogeno usando la luce.