I ricercatori hanno studiato le nanoparticelle d'oro pentagemellate sotto un fascio di elettroni e hanno osservato direttamente per la prima volta lo scivolamento parziale di una dislocazione. In combinazione con simulazioni di dinamica molecolare, il team ha scoperto che la distribuzione irregolare della tensione tra le unità gemelle induce lo scivolamento della dislocazione, la guida del piano e l'eventuale disintrecciamento nelle nanoparticelle.

Lo studio è pubblicato su Nano Letters .

I nanocristalli gemellati hanno proprietà fisiche e chimiche uniche, rendendo il gemellaggio un parametro consequenziale nella progettazione dei materiali. Lo sviluppo di approcci pratici per il controllo del gemellaggio e delle strutture gemellate richiede la comprensione del gemellaggio e del detwinnamento a livello atomico, che attualmente manca.

Visualizzando con precisione la struttura e le trasformazioni nelle nanoparticelle pentagemellate e interpretando queste informazioni con l'aiuto di simulazioni su scala atomica, i ricercatori sono stati in grado di dettagliare più chiaramente l'interazione tra diffusione superficiale, rilassamento della deformazione di trazione, evoluzione della morfologia e detwinnamento. Questa intuizione può aiutare a guidare gli sforzi futuri nel controllo del gemellaggio e del detwinnamento nelle nanoparticelle d'oro.

Le strutture gemelle possiedono proprietà fisiche e chimiche distinte in virtù delle loro configurazioni specifiche. Tuttavia, i processi di gemellaggio e degemellaggio non sono pienamente compresi su scala atomica.

Integrando la microscopia elettronica a trasmissione ad alta risoluzione in situ e simulazioni di dinamica molecolare, i ricercatori hanno scoperto che la deformazione di trazione in gemelli asimmetrici quintupli di nanoparticelle d'oro porta alla migrazione dei confini gemelli attraverso lo scorrimento della dislocazione (scivolamento di uno strato atomico) lungo i confini gemelli e reazioni di dislocazione al quintuplice asse sotto un fascio di elettroni.

Le barriere energetiche governano la migrazione di uno o due strati dei piani gemelli. Il rilassamento dell'energia totale, inclusa la superficie, la deformazione reticolare e l'energia del confine gemello, dopo la migrazione consecutiva del confine gemello, porta a un processo di detwinnamento. Inoltre, la riorganizzazione superficiale di nanoparticelle gemellate quintuplicate può aiutare nel processo di detwinnamento.

Comprendendo meglio i processi che influenzano il gemellaggio a livello atomico, i ricercatori possono controllare con maggiore precisione la struttura e le proprietà delle nanoparticelle gemellate.