I ricercatori che lavorano presso l'Università di Manchester hanno mostrato nuove possibilità per osservare i nanomateriali nei liquidi creando una "piastra di Petri" di grafene.

I nuovi nanomateriali bidimensionali hanno il potenziale per migliorare l'efficienza, ridurre i costi e fornire prestazioni migliorate in un'ampia gamma di applicazioni, tra cui; migliore progettazione di nanomateriali per batterie o comprensione del degrado dei materiali delle batterie al fine di migliorarne le prestazioni.

Le proprietà uniche esibite dai materiali 2-D potrebbero anche portare a rivestimenti funzionali e antibatterici, bioanalisi, e somministrazione mirata di farmaci. Però, la difficoltà di controllare la crescita e la degradazione su scala atomica è attualmente un ostacolo per sfruttare appieno il potenziale di questi materiali eccitanti.

La microscopia elettronica a scansione/trasmissione (S/TEM) è una delle poche tecniche che consente l'imaging e l'analisi di singoli atomi. Però, lo strumento S/TEM richiede un vuoto spinto per proteggere la sorgente di elettroni e prevenire la diffusione di elettroni dalle interazioni molecolari.

Diversi studi di alto profilo hanno precedentemente rivelato che la struttura dei materiali funzionali a temperatura ambiente nel vuoto può essere significativamente diversa da quella nel loro normale ambiente liquido. Potrebbe essere come cercare di studiare la struttura di una prugna disidratata per capire la struttura della prugna originale.

Pubblicazione in Nano lettere , un team di ricerca guidato dalla dott.ssa Sarah Haigh e dal dott. Roman Gorbachev del National Graphene Institute e della School of Materials dell'Università di Manchester ha dimostrato che grafene e nitruro di boro possono essere combinati per creare una perfetta nano-piastra di Petri. I campioni liquidi all'interno del piatto possono essere visualizzati con la sensibilità del singolo atomo ed è anche possibile misurare la loro composizione elementare su scala di lunghezza nanometrica.

Queste celle liquide di grafene ingegnerizzate (EGLC) sono costruite con blocchi di materiale 2-D:sono costituite da un distanziatore di nitruro di boro (BN) perforato con fori (dove è contenuto il liquido) e incapsulato con grafene su entrambi i lati.

Il grafene è il materiale per finestre definitivo, abbastanza resistente da proteggere il campione da un ambiente sotto vuoto spinto, ma allo stesso tempo sufficientemente sottile da non compromettere la risoluzione del fascio di elettroni. L'autore principale Daniel Kelly ha dichiarato:"A differenza di alcuni progetti precedenti, le nostre celle liquide al grafene ci consentono di visualizzare gli atomi per molti minuti. Siamo stati persino in grado di risolvere singoli atomi nell'acqua e osservarli danzare sotto il raggio di elettroni".

I ricercatori hanno anche dimostrato che queste nuove celle liquide al grafene consentono un miglioramento dell'ordine di grandezza della qualità dell'analisi elementare nelle celle liquide. Hanno studiato la deposizione di un guscio di ferro da 1 nm sull'oro per far crescere nanoparticelle core-shell. Questa nuova capacità di monitorare piccole concentrazioni su scale di lunghezza così piccole è una necessità per le strutture chimiche sempre più complesse dei nanocatalizzatori ad alte prestazioni.

Mingwei Zhou, lo studente che costruisce queste cellule, ha dichiarato:"Stiamo arrivando a capire come renderli sempre più affidabili, questo rende la capsula di Petri 2-D un percorso promettente per ulteriori progressi TEM in situ, compreso l'imaging di piccole strutture biologiche come le proteine."