Научный прорыв: зондирование частицами меньше, чем одна миллиардная метра

Ученые из Токийского технологического института (Токио технологий) разработали новую методику, которая позволяет исследователям для оценки химического состава и структуры металлических частиц с диаметром всего 0,5 до 2 нм. Этот прорыв в аналитической методики будет способствовать развитию и применению мизер материалов в таких отраслях, как электроника, биомедицина, химия, и многое другое.

Исследование и разработка новых материалов позволило многочисленным технологическим прорывам, но и необходимы во многих областях науки, от медицины и биоинженерии на передовой электроники. Рационального проектирования и анализа инновационных материалов в наноструктурном весов позволяет нам пропихивают границы предыдущих устройств и методик для достижения беспрецедентных уровней эффективности и новые возможности. Так, например, наночастицы металлов, которые в настоящее время находятся в центре внимания современных исследований, потому что их огромное множество потенциальных применений. Недавно разработанный метод синтеза с использованием молекул дендримера в качестве шаблона позволяет исследователям создавать металлические нанокристаллы диаметром от 0,5 до 2 нм (миллиардных долей метра). Эти невероятно мелких частиц, называемых «subnano кластеров» (ВНО), имеют очень отличительные свойства, такие как отличные катализаторы для (электро)химических реакций и показывать своеобразные квантовые явления, которые очень чувствительны к изменению числа атомов в кластерах.

К сожалению, существующие аналитические методы для исследования структуры наноразмерных материалов и частицы не пригодны для обнаружения СНС. Одним из таких методов, называемый спектроскопии комбинационного рассеяния, состоит в облучении образца лазером и анализируя полученный рассеянных спектров для получения молекулярных или профиля отпечатка из возможных компонентов материала. Хотя традиционной спектроскопии комбинационного рассеяния света и его варианты были бесценным инструментом для исследователей, они все равно не могут использоваться для ВНО из-за их низкой чувствительности. Таким образом, исследовательская группа из Токио технологий, в том числе доктор Акиеси Kuzume, Kimihisa профессор Ямамото и его коллеги, изучали способ усиления Рамановских измерений спектроскопии и сделать их компетентными для СНС анализ.

Один конкретный тип комбинационного подхода спектроскопии называют поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии. В его более изысканный вариант, золотых и/или серебряных наночастиц, заключенных в тонкие оболочки инертного кремнезема добавляются к образцу, для усиления оптических сигналов и тем самым повысить чувствительность метода. Исследовательская группа в первую очередь ориентирована на теоретически определение их оптимального размера и состава, где 100-Нм серебряный оптических усилителей (почти вдвое больше обычно используемых), можно значительно усилить сигналы ВНО придерживался пористого кремнезема оболочки. «Этот спектроскопический метод избирательно генерирует сигналы комбинационного веществ, которые находятся в непосредственной близости к поверхности оптических усилителей», — поясняет профессор Ямамото. Положить эти выводы, чтобы проверить, они измерили спектры комбинационного рассеяния олова оксид ВНО, чтобы увидеть, если они могут найти объяснение в их структурных или химических состав для их необъяснимо высокую каталитическую активность в ряде химических реакций. Сравнивая их с данными по комбинационному рассеянию света структурное моделирование и теоретический анализ, они нашли новые выводы о структуре оксида олова ВНО, объясняя происхождение атомарность-зависит от конкретной каталитической активности оксида олова ВНО.

Методология в данном исследовании могло бы оказать значительное влияние на совершенствование аналитических методов и subnanoscale науки. «Глубокое понимание физической и химической природы веществ, способствует рациональной конструкции subnanomaterials для практического применения. Высокочувствительных спектроскопических методов ускорит материал инновациям и продвижению subnanoscience как междисциплинарной области исследований», — заключает профессор Ямамото. Прорывы, подобные представленной на этой исследовательской группы будут необходимы для расширения сферы применения subnanomaterials в различных областях, включая биосенсоры, электроники и катализаторов.

сделать разницу: спонсорские возможности