De minuscules particules de dioxyde de titane se trouvent comme ingrédients clés dans les peintures murales, crèmes solaires, et dentifrice; ils agissent comme réflecteurs de lumière ou comme abrasifs. Cependant, avec la diminution de la taille des particules et un changement correspondant de leur rapport surface/volume, leurs propriétés changent de sorte que les nanoparticules de dioxyde de titane cristallin acquièrent une capacité catalytique :activées par le composant UV de la lumière du soleil, ils décomposent les toxines ou catalysent d'autres réactions pertinentes.

Maintenant, Le Dr Katja Henzler et une équipe de chimistes du Helmholtz Center Berlin ont développé une synthèse pour produire des nanoparticules à température ambiante dans un réseau polymère. leur analyse, réalisée à BESSY II, La source de rayonnement synchrotron de Berlin, a révélé la structure cristalline des nanoparticules. Cela représente une avancée majeure dans l'utilisation des nanoréacteurs polymères puisque, jusque récemment, les nanoparticules ont dû être soigneusement chauffées pour les faire cristalliser. La dernière étape de synthèse peut être épargnée en raison de l'environnement particulier au sein du réseau PNIPAM.

Les nanoréacteurs polymériques de l'équipe Henzler sont constitués d'un cœur en polystyrène entouré d'un réseau de chaînes PNIPAM. Un composé de titane a été ajouté à une solution éthanolique des colloïdes polymères, ce qui a déclenché la formation de petites particules de dioxyde de titane au sein du réseau PNIPAM. Les expériences BESSY II ont montré que les chimistes étaient capables de contrôler la vitesse de ces processus tout en affectant la qualité des nanocristaux qui s'étaient formés.

En utilisant la nouvelle combinaison de microscopie et spectroscopie à rayons X (NEXAFS-TXM, U41-SGM) à BESSY II, Henzler et l'équipe de microscopie ont pu montrer que les nanoparticules sont réparties de manière homogène dans les nanoréacteurs polymères. Les chercheurs ont examiné leurs échantillons dans un environnement aqueux cryogénique, qui empêche la formation d'artefacts due au séchage de l'échantillon. Leur analyse a montré que les nanoparticules ont une structure cristalline. "Les nanocristaux ont une structure anatase tétragonale et cette structure cristalline est la clé de leurs performances catalytiques. De plus, notre nouvelle méthode analytique nous permet de contrôler la qualité des particules synthétisées afin de pouvoir les optimiser pour des applications pertinentes, " dit Katja Henzler.