Una nuova ricerca fornisce informazioni sulla struttura dei nanocristalli di silicio, una sostanza che promette di fornire batterie agli ioni di litio efficienti che alimentano il tuo telefono per l'imaging medico su scala nanometrica.

La ricerca è stata condotta da un team di chimici dell'Università di Alberta, guidato da due dottorandi. studenti del Dipartimento di Chimica, Alyx Thiessen e Michelle Ha.

"I nanocristalli di silicio sono componenti importanti per molte tecnologie moderne, comprese le batterie agli ioni di litio, " disse, Thiessen, che sta studiando con il professor Jonathan Veinot. "Più sappiamo della loro struttura, più capiremo come funzionano e come possono essere utilizzati per varie applicazioni."

In due articoli pubblicati di recente, il team di ricerca ha caratterizzato la struttura dei nanocristalli di silicio in modo più rapido e accurato che mai, utilizzando una tecnica all'avanguardia nota come polarizzazione nucleare dinamica (DNP).

"Utilizzando la tecnologia DNP, siamo stati in grado di dimostrare che i nanocristalli di silicio più grandi hanno una struttura a strati che è disordinata sulla superficie, con un nucleo cristallino separato da uno strato intermedio, "ha spiegato Ha, che studia sotto la supervisione dell'assistente professore Vladimir Michaelis. "Questa è la prima volta che questo è stato documentato nei nanocristalli di silicio".

I nanocristalli di silicio sono proliferati nel mondo della ricerca scientifica. Dalle applicazioni nello sviluppo di batterie ad altissima capacità alla prossima generazione di imaging medico a livello cellulare, il loro potenziale è apparentemente infinito.

"Comprendere la struttura dei nanocristalli di silicio è molto utile, " ha spiegato Thiessen. "Esaminando a fondo la struttura, costruiamo la nostra comprensione delle proprietà dei cristalli, che possono a loro volta essere utilizzati per ottimizzare la loro funzione."

"E questo ci consentirà di adattare i nanocristalli di silicio a qualsiasi applicazione o campo vogliamo, " ha aggiunto Ha. "Questa ricerca può avere un impatto su molte diverse aree di ricerca, compreso lo sviluppo di una tecnologia di imaging medico più accurata a nuovi, batterie più efficienti. Questi nanocristalli di silicio sono estremamente versatili".

Sia Thiessen che Ha sono studenti del programma Alberta/Technical University of Munich International Graduate School for Hybrid Functional Materials (ATUMS), che consente loro di sperimentare un ambiente di ricerca interdisciplinare internazionale e di condurre aspetti della loro ricerca a Monaco di Baviera, Germania.

La prima carta, "Nanoparticelle di silicio:sono cristalline dal nucleo alla superficie?" è stato condotto da Thiessen e pubblicato in Chimica dei materiali (DOI:10.1021/acs.chemmater.8b03074). La seconda carta, "NMR di polarizzazione nucleare dinamica endogena di nanoparticelle di silicio idruro-terminate" è stato condotto da Ha e pubblicato in Risonanza Magnetica Nucleare allo Stato Solido (DOI:10.1016/j.ssnmr.2019.04.001).