De nouvelles recherches donnent un aperçu de la structure des nanocristaux de silicium, une substance qui promet de fournir des batteries lithium-ion efficaces qui alimentent votre téléphone en imagerie médicale à l'échelle nanométrique.

La recherche a été menée par une équipe de chimistes de l'Université de l'Alberta, dirigé par deux doctorants. étudiants du département de chimie, Alyx Thiessen et Michelle Ha.

"Les nanocristaux de silicium sont des composants importants pour de nombreuses technologies modernes, y compris les batteries lithium-ion, " mentionné, Thiessen, qui étudie avec le professeur Jonathan Veinot. "Plus nous en savons sur leur structure, plus nous comprendrons comment ils fonctionnent et comment ils peuvent être utilisés pour diverses applications."

Dans deux articles récemment publiés, l'équipe de recherche a caractérisé la structure des nanocristaux de silicium plus rapidement et plus précisément que jamais auparavant, en utilisant une technique de pointe connue sous le nom de polarisation nucléaire dynamique (DNP).

« Grâce à la technologie DNP, nous avons pu montrer que les nanocristaux de silicium plus gros ont une structure en couches qui est désordonnée en surface, avec un noyau cristallin séparé par une couche médiane, " a expliqué Ha, qui étudie sous la direction du professeur adjoint Vladimir Michaelis. "C'est la première fois que cela est documenté dans des nanocristaux de silicium."

Les nanocristaux de silicium ont proliféré dans le monde de la recherche scientifique. Des applications dans le développement de batteries à ultra-haute capacité à la prochaine génération d'imagerie médicale au niveau cellulaire, leur potentiel est apparemment sans fin.

« Comprendre la structure des nanocristaux de silicium est très utile, " expliqua Thiessen. " En examinant minutieusement la structure, nous construisons notre compréhension des propriétés des cristaux, qui peuvent à leur tour être utilisés pour optimiser leur fonction."

"Et cela nous permettra d'adapter les nanocristaux de silicium à l'application ou au domaine que nous voulons, " a ajouté Ha. " Cette recherche peut avoir un impact sur de nombreux domaines de recherche, y compris le développement d'une technologie d'imagerie médicale plus précise pour de nouvelles, batteries plus efficaces. Ces nanocristaux de silicium sont extrêmement polyvalents."

Thiessen et Ha sont tous deux étudiants du programme ATUMS (Alberta/Technical University of Munich International Graduate School for Hybrid Functional Materials), ce qui leur permet de faire l'expérience d'un environnement de recherche interdisciplinaire international et de mener des aspects de leur recherche à Munich, Allemagne.

Le premier papier, « Nanoparticules de silicium :sont-elles cristallines du noyau à la surface ? » a été dirigé par Thiessen et publié dans Chimie des Matériaux (DOI :10.1021/acs.chemmater.8b03074). Le deuxième papier, "Endogenic dynamic nucléaire polarisation RMN of hydride-termined silicon nanoparticles" a été dirigé par Ha et publié dans Résonance magnétique nucléaire à l'état solide (DOI :10.1016/j.ssnmr.2019.04.001).