Ya sea en materiales innovadores de alta tecnología, chips informáticos más potentes, productos farmacéuticos o en el campo de las energías renovables, las nanopartículas, las porciones más pequeñas de material a granel, forman la base de una amplia gama de nuevos desarrollos tecnológicos. Debido a las leyesde la mecánica cuántica, tales partículas que miden solo unas millonésimas de milímetro pueden comportarse de manera completamente diferente en términos de conductividad, óptica o robustez que el mismo material en una escala macroscópica. Además, las nanopartículas o nanoclusters tienen un área de superficie catalíticamente efectiva muy grande en comparacióna su volumen. Para muchas aplicaciones, esto permite ahorrar material mientras se mantiene el mismo rendimiento.
Mayor desarrollo de la investigación de alto nivel en Graz en el campo de los nanomateriales
Investigadores del Instituto de Física Experimental IEP de la Universidad Tecnológica de Graz han desarrollado un método para ensamblar nanomateriales como se desea. Permiten que gotitas superfluidas de helio con una temperatura interna de 0,4 Kelvin es decir, menos 273 grados Celsius vuelen a través del vacíocámara e introducen selectivamente átomos o moléculas individuales en estas gotitas. "Allí, se fusionan en un nuevo agregado y pueden depositarse en diferentes sustratos", explica el físico experimental Wolfgang Ernst de TU Graz. Ha estado trabajando en este llamado helio-síntesis de gotitas desde hace veinticinco años, la ha desarrollado sucesivamente durante este tiempo y ha producido una investigación continua al más alto nivel internacional, principalmente realizada en el "Cluster Lab 3", que se ha creado específicamente para este propósito en el IEP.
Refuerzo de las propiedades catalíticas
adentro Nano investigación , Ernst y su equipo informan ahora sobre la formación dirigida de los llamados grupos de núcleo y capa utilizando la síntesis de gotas de helio. Los grupos tienen un núcleo de plata de 3 nanómetros y una capa de óxido de zinc de 1,5 nanómetros de espesor. ZincEl óxido es un semiconductor que se utiliza, por ejemplo, en detectores de radiación para medir la radiación electromagnética o en fotocatalizadores para descomponer contaminantes orgánicos. Lo especial de la combinación de materiales es que el núcleo de plata proporciona una resonancia plasmónica, es decir, absorbe la luz y, por lo tanto,provoca una gran amplificación del campo de luz. Esto pone a los electrones en un estado excitado en el óxido de zinc circundante, formando así pares de electrones y huecos: pequeñas porciones de energía que se pueden usar en otros lugares para reacciones químicas, como procesos de catálisis directamente en la superficie del grupo.. "La combinación de las dos propiedades del material aumenta enormemente la eficiencia de los fotocatalizadores. Además, sería concebible utilizar un material de este tipo en la división del aguapara la producción de hidrógeno ", dice Ernst, nombrando un campo de aplicación.
nanopartículas para sensores láser y magnéticos
Además de la combinación de óxido de plata y zinc, los investigadores produjeron otros interesantes grupos núcleo-caparazón con un núcleo magnético de los elementos hierro, cobalto o níquel y una capa de oro. El oro también tiene un efecto plasmónico y también protege el magnéticonúcleo de oxidación no deseada. Estos nanoclusters pueden ser influenciados y controlados tanto por láseres como por campos magnéticos externos y son adecuados para tecnologías de sensores, por ejemplo. Para estas combinaciones de materiales, se llevaron a cabo mediciones de estabilidad dependientes de la temperatura y cálculos teóricos en colaboracióncon el grupo teórico del IEP dirigido por Andreas Hauser y el equipo de Maria Pilar de Lara Castells Instituto de Física Fundamental del CSIC, Madrid y puede explicar el comportamiento en las transiciones de fase como la formación de aleaciones que se desvían del material macroscópicomuestras. Los resultados se publicaron en Revista de química física .
Ernst ahora espera que los hallazgos de los experimentos se transfieran rápidamente a nuevos catalizadores "lo antes posible".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Graz . Original escrito por Christoph Pelzl. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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