Ons lichaam heeft een opmerkelijk vermogen om te genezen van gebroken enkels of ontwrichte polsen. Nutsvoorzieningen, een nieuwe studie heeft aangetoond dat sommige nanodeeltjes ook "zelfgenezend" kunnen zijn na intense belasting, zodra die spanning is verwijderd.

Nieuw onderzoek van het Argonne National Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy (DOE) en de Stanford University heeft aangetoond dat palladium-nanodeeltjes atomaire dislocaties in hun kristalstructuur kunnen repareren. Deze nieuw ontdekte wending zou uiteindelijk de zoektocht naar zelfhelend gedrag in andere materialen kunnen bevorderen.

"Het blijkt dat deze nanodeeltjes veel meer werken als het menselijk lichaam dat geneest van een blessure dan als een kapotte machine die zichzelf niet kan repareren." -Andrew Ulvestad, Argonne materiaalwetenschapper.

Het onderzoek volgt op een onderzoek van vorig jaar, waarin Argonne-onderzoekers keken naar de sponsachtige manier waarop palladium-nanodeeltjes waterstof absorberen.

Wanneer palladiumdeeltjes waterstof absorberen, hun sponsachtige oppervlakken zwellen op. Echter, de binnenkant van de palladiumdeeltjes blijft minder flexibel. Naarmate het proces vordert, er breekt uiteindelijk iets in de kristalstructuur van een deeltje, het ontwrichten van een of meer atomen.

"Je zou nooit verwachten dat de dislocatie onder normale omstandigheden zou uitkomen, " zei Argonne materiaalwetenschapper Andrew Ulvestad, de hoofdauteur van de studie. "Maar het blijkt dat deze nanodeeltjes veel meer werken als het menselijk lichaam dat geneest van een blessure dan als een kapotte machine die zichzelf niet kan repareren."

Ulvestad legde uit dat de dislocaties zich vormen als een manier voor het materiaal om de stress op zijn atomen te verlichten door de infusie van extra waterstof. Als wetenschappers de waterstof uit het nanodeeltje halen, de dislocaties hebben ruimte om te herstellen.

Met behulp van de röntgenstralen geleverd door Argonne's Advanced Photon Source, een DOE Office of Science gebruikersfaciliteit, Ulvestad was in staat om de beweging van de dislocaties voor en na het genezingsproces te volgen. Om dit te doen, hij gebruikte een techniek genaamd Bragg coherente diffractiebeeldvorming, die een dislocatie identificeert door de rimpeleffecten die het produceert in de rest van het kristalrooster van het deeltje.

In sommige deeltjes, de spanning van de waterstofabsorptie introduceerde meerdere dislocaties. Maar zelfs deeltjes die op meerdere plaatsen ontwricht waren, konden zo genezen dat ze bijna ongerept waren.

"In sommige gevallen, we zagen vijf tot acht originele dislocaties, en sommige daarvan zaten diep in het deeltje, ' zei Ulvestad. 'Nadat het deeltje was genezen, er zouden er misschien een of twee dicht bij de oppervlakte zijn."

Hoewel Ulvestad zei dat onderzoekers nog steeds niet precies weten hoe het materiaal geneest, het gaat waarschijnlijk om de relatie tussen het oppervlak van het materiaal en het interieur, hij legde uit.

Door beter te begrijpen hoe het materiaal geneest, Ulvestad en zijn collega's hopen de dislocaties op maat te kunnen maken om de materiaaleigenschappen te verbeteren. "Dislocaties zijn niet per se slecht, maar we willen bepalen hoe ze zich vormen en hoe ze kunnen worden verwijderd, " hij zei.

De studie, getiteld "De zelfgenezing van defecten veroorzaakt door de hydridefasetransformatie in palladium-nanodeeltjes, " verscheen 9 november in Natuurcommunicatie .