Chemici van de University of British Columbia hebben een nieuw model ontwikkeld om de optische eigenschappen van niet-geleidende ultrafijne deeltjes te voorspellen.

De bevinding kan helpen bij het ontwerpen van op maat gemaakte nanostructuren, en van nut zijn op een breed scala van gebieden, waaronder de teledetectie van luchtverontreinigende stoffen en de studie van kosmische stofvorming.

Aerosolen en nanodeeltjes spelen een sleutelrol in atmosferische processen als industriële verontreinigende stoffen, in interstellaire chemie en in medicijnafgiftesystemen, en zijn een steeds belangrijker onderzoeksgebied geworden. Het zijn vaak complexe deeltjes die zijn opgebouwd uit eenvoudigere bouwstenen.

Nu blijkt uit onderzoek dat deze week door UBC-chemici is gepubliceerd dat de optische eigenschappen van complexere niet-geleidende nanostructuren kunnen worden voorspeld op basis van een goed begrip van de eenvoudige nano-objecten waaruit ze bestaan. Die optische eigenschappen geven onderzoekers en ingenieurs op hun beurt inzicht in de structuur van het deeltje.

"Het ontwerpen van complexe nanostructuren met bepaalde infraroodreacties omvat meestal enorm complexe berekeningen en is een beetje wisselvallig, " zegt Thomas Preston, een onderzoeker bij de UBC-afdeling Chemie.

"Onze oplossing is een relatief eenvoudig model dat ons kan helpen bij het efficiënter ontwerpen van nanomaterialen met de eigenschappen die we willen, en ons helpen de eigenschappen te begrijpen van deze kleine deeltjes die een belangrijke rol spelen in zoveel processen."

De bevindingen werden gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences .

"Bijvoorbeeld, de eigenschappen van een meer complex deeltje dat bestaat uit een holte en een kernstructuur kunnen worden begrepen als een hybride van de afzonderlijke stukken waaruit het bestaat, " zegt UBC-professor Ruth Signorell, een expert op het gebied van de karakterisering van moleculaire nanodeeltjes en aerosolen en co-auteur van de studie.

Het experiment testte het model ook tegen CO2-aerosolen met een kubusvorm, die een rol spelen bij wolkenvorming op Mars.