(Phys.org) -In een nieuwe studie uitgevoerd in het Center for Nanoscale Materials van het Argonne National Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy (DOE), onderzoekers hebben voor het eerst de zelfassemblage van nanodeeltjesketens in situ gezien, dat is, op zijn plaats zoals het in realtime gebeurt.

De wetenschappers stelden een kleine vloeibare "cel" of zak met gouden nanodeeltjes bedekt met een positief geladen coating bloot aan een intense elektronenstraal die werd gegenereerd met een transmissie-elektronenmicroscoop. Sommige van de elektronen die de buitenkant van de cel binnendrongen, raakten gevangen in het vloeibare medium in de cel. Deze "gehydrateerde" elektronen trokken de positief geladen nanodeeltjes aan, die na verloop van tijd de intensiteit van de lading van de positieve coating verminderde.

Omdat de gehydrateerde elektronen de positieve lading van de coating verminderden, de nanodeeltjes stoten elkaar niet meer zo sterk af. In plaats daarvan, hun hernieuwde relatieve aantrekkingskracht leidde ertoe dat de nanodeeltjes "rondsprongen" en uiteindelijk in lange ketens aan elkaar bleven plakken. Deze zelfassemblage van nanodeeltjesketens was eerder gedetecteerd in verschillende onderzoeken, maar deze techniek stelde onderzoekers in staat, Voor de eerste keer, om het fenomeen te observeren zoals het zich heeft voorgedaan.

"Het moment-tot-moment-gedrag van nanodeeltjes is iets dat nog niet helemaal wordt begrepen door de wetenschappelijke gemeenschap, " zei Argonne nanowetenschapper Yuzi Liu, hoofdauteur van de studie. "Het potentieel van nanodeeltjes in allerlei verschillende toepassingen en apparaten - van kleine machines tot oogstmachines van nieuwe energiebronnen - vereist dat we al onze middelen inzetten om te kijken hoe ze functioneren op de meest elementaire fysieke niveaus."

Zelfassemblage is vooral interessant voor wetenschappers omdat het zou kunnen leiden tot nieuwe materialen die kunnen worden gebruikt om nieuwe, energierelevante technologieën. "Als we kijken naar zelfassemblage, we willen de natuur gebruiken als springplank naar door de mens gemaakte materialen, " zei Argonne nanowetenschapper Tijana Rajh, die leiding gaf aan de groep die het onderzoek uitvoerde.

Omdat de onderzochte deeltjes zo klein waren - slechts enkele tientallen nanometers in diameter - zou een optische microscoop niet in staat zijn geweest om of zie, individuele nanodeeltjes. Door de vloeibare cel te gebruiken in de transmissie-elektronenmicroscoop van het Center for Nanoscale Materials, Liu en zijn collega's konden korte films maken die de snelle beweging van de nanodeeltjes laten zien terwijl hun coatings in contact kwamen met de gehydrateerde elektronen.

De studie, getiteld In situ visualisatie van zelfassemblage van geladen gouden nanodeeltjes, werd online gepubliceerd in de Tijdschrift van de American Chemical Society .