Deeltjes in oplossing kunnen groeien, vervoer, botsen, interactie, en aggregeren tot complexe vormen en structuren. Het voorspellen van de uitkomst van deze gebeurtenissen is een grote uitdaging, speciaal voor onregelmatig gevormde deeltjes in extreme oplossingsomstandigheden. Uit nieuw onderzoek van wetenschappers van het Interfacial Dynamics in Radioactive Environments and Materials (IDREAM) Energy Frontier Research Center is gebleken dat aluminiumoxyhydroxide (boehmiet) nanobloedplaatjes uitlijnen en hechten om netjes geordende stapels te vormen, een nieuwe bevindingen waarbij zowel experimenteel als computationeel onderzoek betrokken was.

Het werk, geleid door Pacific Northwest National Laboratory-wetenschappers in samenwerking met wetenschappers van de Washington State University en Oak Ridge National Laboratory, was te zien in ACS Nano in een krant getiteld, "Impact van oplossingschemie en deeltjesanisotropie op de collectieve dynamiek van georiënteerde aggregatie."

De studie geeft belangrijke details over de structuur en dynamiek van boehmietplaatjes in zoutoplossingen bij hoge pH, omstandigheden die relevant zijn voor hoogradioactief afval, zoals dat wordt aangetroffen op de nucleaire site van Hanford.

Toen nanokristalstapels in zoutoplossingen met een hoge pH werden geplaatst, ze aggregeerden snel tot grotere microstructuren. Deze bloedplaatjesstapels aggregeren verder met snelheden die toenemen met de pH en [NaNO ₃ ], overgang van reactiebeperkte naar diffusiebeperkte regimes. Om dit gedrag te helpen verklaren, we hebben de transporteigenschappen van nanobloedplaatjes berekend, in het bijzonder hun rotatie- en translatiewijzen. Berekeningen van translatie/rotatie diffusiviteiten en colloïdale stabiliteitsverhoudingen toonden het belang aan van het overwegen van onregelmatige deeltjesvormen.

Monte Carlo-simulaties brachten de vorm van de zaad-nanodeeltjes in verband met de structuur en het groeigedrag van de opkomende aggregaten. Bovendien, we hebben vastgesteld dat bloedplaatjes aan de randen anders reageren, gezichten, of hoeken, wat het gebruik van typische modellen op basis van bolvormige deeltjes bemoeilijkt. Deze resultaten zijn belangrijke stappen in de richting van een voorspellend begrip van transport en aggregatie van nanodeeltjes die problemen in de geochemie zullen oplossen, biologie, materiaal kunde, en verder.

Deze nieuwe inzichten in de groei, samenkomst, en aggregatie voor boehmiet en andere aluminium lagersystemen zal de ontwikkeling van voorspellende modellen die worden toegepast op procesbesturingsschema's informeren.