(PhysOrg.com) -- Wanneer goud verdwijnt van een zeer belangrijke locatie, het betekent meestal problemen. Op nanoschaal is echter, het zou meer kennis kunnen opleveren over bepaalde soorten materialen. Een recente ontdekking die wetenschappers in staat stelt gouden nanodeeltjes te vervangen door dummy "spacers" heeft wetenschappers in staat gesteld materialen te creëren met nooit eerder vertoonde structuren, die kunnen leiden tot nieuwe eigenschappen.

In een nieuwe studie, onderzoekers onder leiding van professor Chad A. Mirkin van de Northwestern University gebruikten de röntgenstralen met hoge intensiteit die werden geleverd bij bundellijn 5-ID van de Advanced Photon Source (APS) van het Argonne National Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy om te kijken naar "nanodeeltjes-superroosters" - goed geordende opstellingen van kleine bolletjes op nanoschaal die kunnen worden gemanipuleerd om een ​​aantal verschillende eigenschappen aan te nemen.

Superroosters hebben verschillende kenmerken die ze bijzonder aantrekkelijk maken voor materiaalwetenschappers, zei Northwestern afgestudeerde student Evelyn Auyeung, een van de hoofdauteurs van het onderzoek. "Superroosters worden gedefinieerd door het feit dat ze een goed georganiseerde structuur behouden over relatief lange afstanden, "zei ze. "Het voordeel van een geordende structuur is dat het je een betere mogelijkheid geeft om de eigenschappen van het materiaal af te stemmen of te programmeren."

In eerdere experimenten in Argonne, wetenschappers onderzochten het effect van het gebruik van DNA als een soort lijm om de roosterstructuur te versterken. Er was aangetoond dat DNA een veelzijdig hulpmiddel is dat nanodeeltjes in verschillende een-, twee-, en driedimensionale superroosters, waarbij de roosterparameter en symmetrieën afhingen van de lengte van het DNA, evenals de grootte en vorm van de gebruikte deeltjes.

Door het spacer-deeltje - een dat geen anorganische kern had - op te nemen in plaats van het gouden nanodeeltje, de onderzoekers waren in staat om de structuur van een lichaamsgecentreerd kubisch rooster om te zetten in een eenvoudig kubisch rooster. Ze breidden deze techniek uit naar andere binaire roosters en waren in staat om veel exotische roosters te synthetiseren, waaronder een die geen natuurlijk of synthetisch equivalent heeft voor enig bekend materiaal. "Het gebruik van deze dummydeeltjes geeft ons toegang tot een geheel nieuwe ontwerpruimte, " zei Auyeung. "De volgende stap is om het soort eigenschappen te bestuderen dat deze roosters hebben dankzij de verschillende rangschikking van de nanodeeltjes. Als we deze ontwerpruimte volledig kunnen onderzoeken, we kunnen misschien toegang krijgen tot enkele nieuwe opkomende eigenschappen van deze materialen."

De Advanced Photon Source in het Argonne National Laboratory is een van de vier lichtbronnen met synchrotronstraling die worden ondersteund door het Office of Science van het Amerikaanse ministerie van Energie. De APS is de bron van de helderste röntgenstralen van het westelijk halfrond voor onderzoek in vrijwel elke wetenschappelijke discipline. Meer dan 3, 500 onderzoekers die universiteiten vertegenwoordigen, industrie, en academische instellingen uit elke Amerikaanse staat bezoeken het APS elk jaar om zowel toegepast als fundamenteel onderzoek uit te voeren ter ondersteuning van de BES-missie.

De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in het januarinummer van Natuur Nanotechnologie .