Nanopartiküller basınç altında süper kristaller oluşturur
Nanopartiküllerin (NPler) kendiliğinden toplanması ve kristalizasyonu genellikle NP yapı bloklarının buharlaşmasına veya çökmesine dayanan karmaşık bir işlemdir. Yüksek kaliteli süper kristallerin elde edilmesi, homojen kristalleşme koşullarının oluşturulması ve muhafaza edilmesine bağlı olarak yavaştır. Son çalışmalar, önceden sipariş edilen nanoparçacık meclislerinde çeşitli yapısal dönüşümleri ve faz geçişlerini indüklemek için homojen bir yöntem olarak uygulanan baskıyı kullandı. Son zamanlarda, Journal of Physical Chemistry Letters dergisinde yayınlanan çalışmalarda, poli (etilen glikol) - (PEG-) bazlı ligandlarla kaplanmış altın nanoparçacıkların çözümlerini araştıran bir Alman araştırmacılar ekibi, süper kristallerin hızlı bir şekilde oluşması için indüklenebileceğini keşfetti. bütün süspansiyon.
Son birkaç on yıl boyunca, bileşen parçalarınınkinden farklı ve optik, elektronik gibi alanlarda potansiyel uygulamalara sahip olan ayarlanabilir ve kolektif özellikler sergileyen nanoparçacık (NP) süper kristallerin oluşumuna büyük ilgi gösterildi. ve sensör platformları. Yüksek kaliteli süper kristallerin oluşumu, normalde yavaş ve karmaşık bir süreç olsa da, son zamanlarda yapılan araştırmalar, basınç uygulanmasının süper kristaller oluşturmak için altın nanopartikülleri indükleyebileceğini göstermiştir. Bunun üzerine ve PEG bazlı ligandlarla kaplanmış altın nanopartiküllerin (AuNP) çözünürlüğüne ilişkin tuzların oluşturduğu etki üzerine Dr. Martin Schroer ve ekibi, sulu çözeltilerde altın nanopartiküller üzerinde değişen basıncın etkisini araştıran bir dizi deney gerçekleştirdiler.. Beklenmedik bir gözlem yaptılar - çözeltiye bir tuz eklendiğinde, nanopartiküller belirli bir basınçta kristalleşir. Faz diyagramı çok hassastır ve kristalizasyon, eklenen tuzu ve konsantrasyonunu değiştirerek ayarlanabilir.
Ekip, farklı klorid tuzları (NaCI, KCl, RbCl, CsCl) ile in situ yerinde in situ incelemek için ışın hattı I22 üzerinde küçük açı x-ışını saçılımı (SAXS) kullandı. Schroer'ın açıkladığı gibi,
I22, yüksek basınçlı bir ortam sunan birkaç hüzme çizgisinden biridir ve bu, deney düzeneğinin kullanıcılar tarafından kolayca yönetilebilmesi nedeniyle sıra dışıdır. Işın çizgisi personeli mükemmel ve veri işleme alanındaki uzmanlıkları için çok değerliyiz. Bu da çok değerliydi. ”
Elde edilen basınç-tuz konsantrasyonu faz diyagramı, kristalleşmenin, PEG kaplamaları üzerindeki tuz ve basıncın birleşik etkisinin bir sonucu olduğunu göstermektedir. Süper kristal oluşumu sadece yüksek tuz konsantrasyonlarında ortaya çıkar ve tersine çevrilebilir. Tuz konsantrasyonunun arttırılması, kristalizasyon basıncının sürekli bir azalmasına yol açarken, kafes yapısı ve kristalinite derecesi, tuz tipinden ve konsantrasyonundan bağımsızdır.
Kristallendirme basıncına ulaşıldığında, süper kristaller bütün süspansiyon içinde oluşur; sıvının sıkıştırılması, kafes sabitinin değişmesine neden olur, ancak daha fazla kristalleşme veya yapısal geçiş olmaz. Bu teknik, çeşitli nanomalzemeler için geçerli olmalıdır ve gelecekteki çalışmalar, kristalizasyon süreçlerini anlamaya yardımcı olacak ve NP süper kristallerinin sentezi için yeni ve daha hızlı yöntemlerin geliştirilmesine olanak tanıyacak olan süper kristal oluşumuna dair içgörüyü ortaya çıkarabilir.
NP kristallenmesi anlık görünmektedir, ancak bu deney setinde, basınç uygulanması ile SAXS ölçümlerinin alınması arasında yaklaşık 30 saniyelik bir gecikme olmuştur. Schroer ve ekibi bu fenomeni daha fazla araştırmak için zamanla çözülmüş çalışmalar yürütmek üzere bu yılın sonunda Diamond'a geri döndüler.