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研究人员合成了为特殊应用量身定制的纳米颗粒

信息来源:星火计划 发布时间:【2020-08-15 】 点击次数:
无论是在创新的高科技材料,功能更强大的计算机芯片,药物还是在可再生能源领域,纳米颗粒都构成了一系列新技术发展的基础。由于量子力学定律,这种尺寸仅为百万分之几毫米的颗粒在导电性,光学或坚固性方面的表现与宏观尺度上的相同材料完全不同。另外,纳米颗粒或纳米簇与其体积相比具有非常大的催化有效表面积。对于许多应用程序,这可以节省材料,同时保持相同的性能。
该图说明了银-氧化锌核-壳簇的逐步合成。信用:IEP –格拉茨理工大学
格拉茨工业大学实验物理研究所(IEP)的研究人员开发了一种根据需要组装纳米材料的方法。他们让内部温度为0.4开尔文(即273摄氏度)的超流体氦液滴飞过真空室,并选择性地将单个原子或分子引入这些液滴中。TU Graz的实验物理学家沃尔夫冈·恩斯特(Wolfgang Ernst)解释说:“在那里,它们聚集成一个新的聚集体,并且可以沉积在不同的基底上。” 他从事这种所谓的氦滴合成技术已有25年的历史,在此期间已经进行了进一步的开发,并在国际最高水平上进行了持续的研究,主要是在“集群实验室3”中进行的。
 
增强催化性能
 
在《纳米研究》(Nano Research)中,恩斯特和他的团队现在报告了使用氦滴合成法有针对性地形成所谓的核-壳簇的过程。这些簇具有3纳米的银芯和1.5纳米厚的氧化锌壳。氧化锌是一种半导体,例如用于辐射探测器以测量电磁辐射,或用于光催化剂以分解有机污染物。关于材料组合的特殊之处在于,银芯提供了等离子体共振,即,它吸收了光并因此引起高的光场放大。这使电子处于周围氧化锌的激发态,从而形成电子-空穴对-一小部分能量可用于其他化学反应,例如直接在簇表面上进行催化过程。恩斯特说:“这两种材料特性的结合极大地提高了光催化剂的效率。此外,可以将这种材料用于水分解法中以生产氢气。”
 
激光和磁性传感器的纳米颗粒
 
除银- 氧化锌结合起来,研究人员产生了其他有趣的核-壳簇,其磁芯由铁,钴或镍组成,壳由金制成。金还具有等离子体效应,还可以保护磁芯免受不必要的氧化。这些纳米团簇可以受到激光和外部磁场的影响和控制,例如适用于传感器技术。对于这些材料组合,与由Andreas Hauser领导的IEP理论小组以及西班牙国家研究委员会CSIC基础物理学研究所Maria Pilar de Lara Castells小组领导的IEP理论小组合作进行了温度依赖性稳定性测量以及理论计算。 ,马德里),并可以解释相变时的行为,例如偏离宏观材料样品的合金形成。物理化学学报。
 
 

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