Wetenschappers van de Universiteit van Birmingham hebben de vorming vastgelegd van een met platina ingelegd nanodeeltje dat een opvallende gelijkenis vertoont met een feestelijke sneeuwpop. Naast wat kerstsfeer, de volledig functionele 'nano-sneeuwman' heeft toepassingen voor groenere energie en voor vooruitgang in de medische zorg.

Slechts vijf nanometer groot, de nano-sneeuwman werd afgebeeld met een aberratie-gecorrigeerde scanning transmissie-elektronenmicroscoop bij de Nanoscale Physics, Chemistry and Engineering Research Laboratory aan de Universiteit van Birmingham.

Het werd onverwacht gevormd uit een zelf-geassembleerd platina-titanium nanodeeltje dat in de lucht was geoxideerd, en heeft 'ogen, neus en mond' gevormd uit edelmetaal platina clusters ingebed in een titanium dioxide gezicht.

Ondanks zijn feestelijke uitstraling, de nano-sneeuwman vervult een serieuze functie door de splitsing van water te katalyseren om groene waterstof te maken voor brandstofcellen. In deze functionaliteit laat het nanodeeltje zien hoe het opnemen van titaniumatomen in een platinakatalysatordeeltje zijn voordelen heeft.

Platina is zeer functioneel in het uitvoeren van chemische transformaties, waardoor het een gewild metaal is voor wetenschappelijk gebruik. Het is ook duur en in kritieke levering. Daarom, de nano-sneeuwman laat zien hoe, door titaniumatomen op te nemen, de benodigde hoeveelheid platina wordt verminderd en het bestaande platina dat wordt gebruikt wordt beschermd tegen sinteren (aggregatie van de nanodeeltjes).

Professor Richard Palmer, hoofd van het Nanoscale Physics Research Lab van de universiteit - het eerste centrum voor nanowetenschap in het VK - loopt voorop in onderzoek naar nanodeeltjeswetenschap en legt uit hoe deze informatie van groot belang is voor de energie- en farmaceutische industrie:

"Door titanium- en platina-atomen te combineren in een nanodeeltje, we kunnen de noodzaak verminderen om zeldzaam en duur platina te gebruiken, en ook behouden wat we hebben gebruikt. Dit kan gevolgen hebben voor een aantal toepassingen waar platina wordt gebruikt, zoals het maken van groene waterstof voor schoner energieverbruik; het genereren van elektronen met lage energie bij radiotherapie die kankercellen kunnen doden; en om chemische transformaties uit te voeren om farmaceutische producten te creëren."

Saeed Gholhaki, een van de wetenschappers die de sneeuwman ontdekte, zegt:

"In het nanoregime zijn atomen de bouwstenen van structuren op nanoschaal. Deze bouwstenen kunnen prachtige vormen en structuren vormen die worden gereguleerd door de natuurwetten. Nanowetenschap gaat over het begrijpen van de fysica erachter, en dus het beheersen van dit fenomeen, waardoor we uiteindelijk materialen met de gewenste eigenschappen kunnen ontwerpen. Soms zijn de bouwstenen in dit geval platinakernen, kan op een interessante manier worden samengesteld om op bekende objecten te lijken, zoals het gezicht van een sneeuwpop!"