Timantinmuotoisia nanohiukkasia

Suomalaisilla terästetty kansainvälinen tutkijaryhmä löysi tutkimuksissaan timantin muotoisia hopeisia nanohiukkasia. Akatemia rahoitti Suomen osuuden. Mukana oli Jyväskylän yliopiston Nanotieteen keskus NSC ja suurtehonlaskennassa CSC.

Tutkijat löysivät kahdenlaisia hiukkasia, joissa pienemmässä on 136 hopea-atomia ja isommassa 374 hopea-atomia. Hiukkasten metalliytimien koko on kahdesta kolmeen nanometriä.

Uusien hopeananohiukkasten muoto muistuttaa timanttia (ks. kuva) ja niiden pinnalla on hopea-atomeista ja orgaanisista tiolimolekyyleistä koostuva suojaava kerros. Nämä ovat suurimmat koskaan löydetyt jalometalleista koostuvat nanohiukkaset, joiden tarkka atomirakenne on pystytty määrittämään.

Hiukkaset valmistettiin kemiallisilla menetelmillä Xiamenin yliopistossa Kiinassa ja niiden rakenne karakterisoitiin röntgendiffraktion ja elektronimikroskopian avulla Kiinassa, Australiassa ja Saksassa.

Jyväskylän yliopiston Nanotiedekeskuksessa NSC:ssä klustereiden elektronirakennetta ja optisia ominaisuuksia tutkittiin suurteholaskennan avulla akatemiaprofessori Hannu Häkkisen tutkimusryhmässä.

Vastaavanlaisia kultananohiukkasia on tutkittu jo useita vuosikymmeniä, mutta hopeahiukkasten tutkimus on saanut vauhtia vasta muutaman viimeisen vuoden aikana. Hopea olisi kultaa edullisempaa ja jopa mielenkiintoisempaa materiaalia nanohiukkasten sovellusten kannalta, mutta toistaiseksi alan tutkimusta on jarruttanut sopivien kemiallisten synteesimenetelmien puute.

”Nyt löydetyt, suurimmat tähän asti tunnetut hopeahiukkaset paljastavat ensi kerran, kuinka hopea-atomit järjestyvät jopa kolmen nanometrin kokoisessa hiukkasessa”, selittää professori Nanfeng Zheng Xiamenin yliopistosta.

Jyväskylän NTC keskuksesta tutkimukseen osallistuivat Xi Chen ja Lauri Lehtovaara. Tieteen tietotekniikan keskus CSC tarjosi tutkimuksen laskennalliset resurssit.

LISÄÄ: Artikkeli “Plasmonic twinned silver nanoparticles with molecular precision”, H. Yang, Y. Wang, X. Chen, X. Zhao, L. Gu, H. Huang, J. Yan, C. Xu, G. Li, J. Wu, A.J. Edwards, B. Dittrich, Z. Tang, D. Wang, L. Lehtovaara, H. Häkkinen and N. Zheng. Nature Communications 7, 12809 (2016), published online 9 September 2016 (LINKKI)

Aloituskuva:  (a), (b): 136-atomisen hopea-nanohiukkasen rakenne kahdesta eri suunnasta katsottuna. (c), (d): 374-atomisen hiukkasen rakenne. Näiden hiukkasten metalliytimen halkaisija on kahdesta kolmeen nanometriin. Metalliytimen hopea-atomit on kuvattu oranssilla palloilla. Pintarakenteen hopea-tiolimolekyyliverkostossa on kuvattu hopea vihreällä, rikki keltaisella ja hiili harmaalla värillä.  Kuva: Nanfeng Zheng, Xiamen University

LUE – UUTTA  – LUE – UUTTA – LUE – UUTTA

Uusi ammattilehti huipputekniikan kehittäjille – Lue ilmaiseksi verkossa!