Teadlasterühm Ameerika Ühendriikide Energiaministeeriumi Argonne’i Rahvuslikust Laboratooriumist(U.S. Department of Energy’s Argonne National Laboratory) ning Washingtoni Carnegie Instituudist olid esmakordselt tunnistajaks nanoosakeste sündimisele reaalajas.
Uue revolutsioonilise meetodiga tekib teadlastel võimalus õppida tundma nanoosakeste tekke algstaadiume, mis on siiani tänu ebaadekvaatsetele sondeerimismeetoditele saladuseks jäänud. Samuti võib uus tehnoloogia kiirendada nanoosakeste kasutamist näiteks päikeseelementides, sensorites ning muudes kõrgtehnoloogilistes rakendustes, kirjutab physorg.com.
Need hõbedast nanoplaadid äärtest kaunistatud hõbeda oksüsoola nanoosakestega. Need osakesed valmistati kõrge energiaga röntgenrkiirguse all, tänu millele said teadlased nende teket reaalajas jälgida. Pilt on tehtud skaneeriva elektronmikroskoobiga
,,Nanokristallide kasvatamine on nanotehnoloogia alustalaks,” ütles uurimuse juhtiv autor Yugang Sun, Argonne’i keemik. ,,Selle mõistmine lubaks teadlastel täpsemalt korrigeerida nanoosakeste uusi ja huvitavaid omadusi.”
Nanoosakeste välimus ning käitumine sõltub nende arhitektuurist: suurusest, kujust, tekstuurist ning pinnakeemiast. Kõik see sõltub omakorda aga nende kasvatamisel olevatest tingimustest.
,,Nanoosakeste täpne kontroll on üliraske,” sõnas Sun. ,,See on veelgi raskem kui ühesuguste nanoosakeste valmistamine, sest me ei tea siiani retsepti kõiki üksikasju. Temperatuur, rõhk, niiskus, ebapuhtused – kõik nad mõjutavad sadestust ning me avastame pidevalt üha uusi mõjureid.”
Et mõista nanoosakeste tekkimist pidid teadlased seda esmalt ise jälgida saama. Probleem oli aga, et elektronmikroskoopia, mis on nanoosakeste aatomtaseme nägemiseks tavapärane meetod, vajab töötamiseks vaakumit. Mitmed nanokristallid tekivad aga ainult vedelas aines ning elektronmikroskoobi vaakum teeb selle võimatuks. Spetsiaalne õhuke ümbris võimaldab väikese vedelikukoguse uurimist ka elektronmikroskoobis, kuid piirab vedeliku kihi paksust kõigest 100 nanomeetrini, mis on nanoosakeste sünteesi tõelistest tingimustest tunduvalt erinev.
Probleemi lahendamiseks leidis Sun, et vaja on kasutada väga kõrge energiaga röntgenkiiri, mida võimaldas teha Argonne’i Advanced Photon Source(APS). Näidiselt hajunud röntgenkiirte mustri abil suutsid teadlased rekonstrueerida nanokristallide esimeseed tekkeetappid sekund-sekundi haaval.
Röntgenkiirte intensiivsus nanokristallide kasvatamist ei mõjuta, teatav mõju ilmnes alles pärast pikka reaktsiooniaega. ,,Kasvuprotsessist selge pildi saamine võimaldab meil paremate tulemuste saamiseks suuremat kontrolli ning paremaid nanomaterjale, mida suures hulgas rakendustes kasutada,” selgitas Sun.
Teadusartikkel “Nanophase Evolution at Semiconductor/Electrolyte Interface in Situ Probed by Time-Resolved High-Energy Synchrotron X-ray Diffraction“