Новости космоса и технологий. » Нанотехнологии » Меньше, чем когда-либо - исследуем необычные свойства материалов квантового размера

Меньше, чем когда-либо - исследуем необычные свойства материалов квантового размера

Опубликовал: Admin, 15-11-2020, 01:01, Нанотехнологии, 48, 0

Меньше, чем когда-либо - исследуем необычные свойства материалов квантового размера

Разработка функциональных наноматериалов стала важной вехой в истории материаловедения. Наночастицы диаметром от 5 до 500 нм обладают беспрецедентными свойствами, такими как высокая каталитическая активность, по сравнению с их аналогами из массивных материалов. Более того, по мере того, как частицы становятся меньше, экзотические квантовые явления становятся более заметными. Это позволило ученым производить материалы и устройства с характеристиками, о которых можно было только мечтать, особенно в области электроники, катализа и оптики.

Но что, если мы уменьшимся? Субнаночастицы (SNP) с размером частиц около 1 нм теперь считаются новым классом материалов с особыми свойствами из-за преобладания квантовых эффектов. Неиспользованный потенциал SNP привлек внимание ученых из Tokyo Tech, которые в настоящее время решают проблемы, возникающие в этой в основном неизведанной области. В недавнем исследовании, опубликованном в Журнал Американского химического общества , группа ученых из Лаборатории химии и наук о жизни под руководством доктора Такамаса Цукамото продемонстрировала новый подход к молекулярному скринингу для поиска многообещающих SNP.

Как и следовало ожидать, синтез SNP сопряжен с техническими трудностями, особенно с теми, которые содержат несколько элементов. Доктор Цукамото объясняет: «Даже SNP, содержащие всего два разных элемента, почти не исследовались, потому что создание системы субнанометрического масштаба требует точного контроля соотношения состава и размера частиц с атомарной точностью». Тем не менее, эта группа ученых уже разработала новый метод, с помощью которого можно было бы получать SNP из различных солей металлов с жестким контролем общего количества атомов и пропорции каждого элемента.

Их подход основан на дендримерах (см. Рис. 1), типе симметричных молекул, которые разветвляются радиально наружу, как деревья, прорастающие в общем центре. Дендримеры служат шаблоном, на котором соли металлов могут точно накапливаться в основании желаемых ветвей. Впоследствии, посредством химического восстановления и окисления, SNP точно синтезируются на дендримерном каркасе. Ученые использовали этот метод в своем последнем исследовании для получения SNP с различными пропорциями оксидов индия и олова, а затем исследовали их физико-химические свойства.

Одно интересное открытие заключалось в том, что необычные электронные состояния и содержание кислорода происходили при соотношении индия и олова 3: 4 (см. Рисунок 2). Эти результаты были беспрецедентными даже в исследованиях наночастиц с контролируемым размером и составом, и ученые приписали их физическим явлениям исключительно в субнанометровом масштабе. Более того, они обнаружили, что оптические свойства SNP с этим соотношением элементов отличаются не только от свойств SNP с другими соотношениями, но и от наночастиц с таким же соотношением. Как показано на рисунке 3 SNP с этим соотношением были желтыми вместо белого и проявляли зеленую фотолюминесценцию под ультрафиолетовым облучением.

Изучение свойств материалов в субнанометровом масштабе, скорее всего, приведет к их практическому применению в электронике и катализаторах следующего поколения. Это исследование, однако, является только началом в области субнанометровых материалов, как заключает д-р Цукамото: «Наше исследование знаменует собой первое открытие уникальных функций в SNP и лежащих в их основе принципов посредством последовательного скринингового поиска. Мы считаем, что наши открытия станут первым шагом к разработке пока неизвестных материалов квантового размера ». Вас ждет субнанометрический мир!


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии