Un esperto di nanomateriali della Swansea University ha osservato come le piccole particelle d'oro sopravvivono se sottoposte a temperature molto elevate.

La ricerca è importante per il settore ingegneristico per alcune potenziali applicazioni delle nanotecnologie, per esempio in catalisi e aerospaziale, dove particelle di dimensioni solo nanometriche sono sottoposte a temperature molto elevate.

I risultati dello studio, che era una collaborazione a 3 vie tra Birmingham, Swansea e dell'Università di Genova, è stato pubblicato questa settimana sulla rivista Comunicazioni sulla natura . Lo studio ha mostrato che le nanoparticelle d'oro di dimensioni accuratamente selezionate (561 atomi ± 14) sono notevolmente resistenti alla diffusione e all'aggregazione, ma le loro disposizioni atomiche interne cambiano.

I ricercatori hanno utilizzato un ultrastabile, stadio a temperatura variabile in un microscopio elettronico a trasmissione a scansione con correzione dell'aberrazione per sottoporre una serie di nanoparticelle d'oro (o cluster) di dimensioni selezionate a temperature fino a 500 ° C durante l'imaging con risoluzione atomica. Le particelle sono state depositate da una sorgente di nanoparticelle su film sottili di nitruro di silicio o carbonio.

Le due architetture alternative dei nanocluster d'oro contenenti 561 atomi

Gli esperimenti hanno mostrato che il legame delle nanoparticelle d'oro alla superficie, al punto difetti, dimostrato sufficientemente forte per risolverli, anche al massimo del range di temperatura. Ma le strutture atomiche degli ammassi hanno fluttuato sotto il trattamento termico, passare avanti e indietro tra due principali configurazioni atomiche ("isomeri"):si trattava di una struttura cubica a facce centrate, simile a un piccolo pezzo d'oro sfuso, e una disposizione decaedrica con una simmetria proibita in un cristallo esteso. I ricercatori sono stati persino in grado di misurare la minuscola differenza di energia (solo 40 meV) tra queste due diverse architetture atomiche.

Professor Richard Palmer, capo del Nanomaterials Lab presso il College of Engineering della Swansea University, ha commentato:"Questi esperimenti avanzati ci hanno permesso di effettuare una nuova misurazione per le nanoparticelle depositate su una superficie - la differenza di energia tra due disposizioni atomiche in competizione. È qualcosa di cui le persone che usano i computer per calcolare le proprietà dei nanomateriali sono particolarmente entusiaste, una specie di punto di riferimento se vuoi. E le immagini mostrano che le nostre piccole nanoparticelle sono davvero creature piuttosto resistenti, il che è di buon auspicio per le loro applicazioni nella futura produzione industriale."

La ricerca dello Swansea Lab è focalizzata sull'aumento della produzione di tali nanoparticelle di 10 milioni di volte fino al livello di grammi, e oltre. Come dice il professor Palmer:"Abbiamo bisogno di cose molto piccole in numeri molto grandi per realizzare il vero potenziale delle nanotecnologie".