(PhysOrg.com) -- Pour la première fois, les scientifiques ont pu observer la croissance des nanoparticules dès les premiers stades de leur formation. Les nanoparticules sont à la base des nanotechnologies et leurs performances dépendent de leur structure, composition, et la taille. Les chercheurs seront désormais en mesure de développer des moyens de contrôler les conditions dans lesquelles ils sont cultivés. Cette percée affectera un large éventail d'applications, notamment la technologie des cellules solaires et les capteurs chimiques et biologiques. La recherche est publiée dans Lettres nano .

Comme l'a expliqué le coauteur Wenge Yang du laboratoire géophysique de la Carnegie Institution :« Il a été très difficile de voir ces minuscules particules naître et croître dans le passé parce que les techniques traditionnelles exigent que l'échantillon soit sous vide et que de nombreuses nanoparticules soient cultivées dans un métal conducteur. liquide. Nous n'avons donc pas été en mesure de voir comment différentes conditions affectent les particules, encore moins comprendre comment nous pouvons modifier les conditions pour obtenir l'effet souhaité."

Ces chercheurs travaillent au Center for Nanoscale Materials et à l'Advanced Photon Source (APS) - tous deux exploités par Argonne National Laboratory - et au High Pressure Synergetic Consortium (HPSynC), un programme mené conjointement par le Laboratoire de Géophysique et Argonne. Les scientifiques ont utilisé les rayons X à haute énergie de l'APS pour effectuer des études de diffraction qui leur ont permis d'obtenir des informations sur la structure cristalline des matériaux. Grâce à la pénétration très brillante et élevée de cette source de rayons X, la plus grande du genre aux États-Unis, les chercheurs ont pu observer la croissance des cristaux dès le début de leur vie. Les atomes diffusent des rayons X à très courte longueur d'onde et le diagramme de diffraction qui en résulte révèle la structure de ces particules inhabituelles. Assez souvent, la réaction chimique se produit dans un temps très court et évolue ensuite. Les scientifiques ont utilisé des rayons X à haute énergie hautement focalisés et un détecteur de zone rapide, les éléments clés pour rendre cette enquête possible. Il s'agit de la première étude résolue en temps sur l'évolution des nanoparticules depuis leur naissance.

HPSynC, fait également partie du centre Energy Frontier for Research in Extreme Environments (EFree), un Energy Frontier Research Center soutenu à Carnegie par le DOE-BES. L'une des missions de ce centre est d'exploiter les nouvelles techniques de rayonnement synchrotron pour étudier in situ la structure et la dynamique des matériaux dans des conditions extrêmes et ainsi comprendre et produire de nouveaux matériaux énergétiques.

"Cette étude montre la promesse de nouvelles techniques pour sonder la croissance cristalline en temps réel. Notre objectif ultime est d'utiliser ces nouvelles méthodes pour suivre les réactions chimiques lorsqu'elles se produisent dans diverses conditions, y compris les pressions et températures variables, et d'utiliser ces connaissances pour concevoir et fabriquer de nouveaux matériaux pour des applications énergétiques. C'est un axe majeur du programme HPSynC que nous avons lancé en partenariat avec le Laboratoire National d'Argonne, " a fait remarquer Russell Hemley, le directeur du Laboratoire de géophysique.