(Phys.org) - Uit nieuw onderzoek blijkt dat grootte een belangrijke rol speelt in hoe nanoschaal nikkeloxide (NiO) schelpen zich gedragen wanneer ze worden gereduceerd tot vaste nikkel nanodeeltjes.

"Dit bevordert ons fundamentele begrip van hoe de structuren van nanodeeltjes kunnen worden veranderd door chemische reacties, die potentiële toepassingen heeft in nanofabricage en katalyse, " zegt Joe Tracy, een materiaalwetenschapper bij NC State en co-auteur van een paper over het werk.

De onderzoekers begonnen met het blootstellen van nikkelnanodeeltjes aan lucht bij 500 graden Celsius om NiO-schillen te maken. Dit proces wordt oxidatie genoemd. De kleinere schelpen, 12 tot 24 nanometer (nm) in diameter, zijn hol, waarbij de schaal een enkele holte omgeeft. grotere schelpen, 40 tot 96 nm in diameter, lijken grotere poriën te hebben, en mogelijk meerdere holtes bevatten.

De onderzoekers plaatsten de granaten vervolgens in een waterstofgasomgeving bij 350 graden C. Dit proces, vermindering genoemd, verandert de NiO-schillen weer in vaste nikkel-nanodeeltjes.

Wat ze ontdekten was dat de grootte van de NiO-granaten een dramatische invloed heeft op de manier waarop het reductieproces zich manifesteert.

De kleinste schelpen waar de onderzoekers naar keken, 12 nm in diameter, vormde een enkele nucleatieplaats van puur nikkel, die vervolgens uitgebreid om alle NiO te vervangen. grotere schelpen, 24 nm in doorsnee, reageerde anders - het vormen van meerdere nucleatieplaatsen in een geschatte ringvorm rond de schaal. Deze nucleatieplaatsen groeiden vervolgens en fuseerden tot een enkel nikkel nanodeeltje. De grootste schelpen waar ze naar keken, 96 nm in diameter, zag er nog anders uit, met meerdere nucleatieplaatsen die zich in de hele NiO vormen.

"De grootte van de nanodeeltjes vóór oxidatie bepaalt zowel de structuur van de NiO-nanodeeltjes als het patroon van de nucleatieplaatsen van nikkelmetaal tijdens reductie, " zegt John Medford, een undergrad bij NC State en hoofdauteur van het papier.

De krant, "Nanostructurele transformaties tijdens de reductie van holle en poreuze nanodeeltjes van nikkeloxide, " werd op 20 november online gepubliceerd in het tijdschrift Royal Society of Chemistry nanoschaal .