Våra kroppar har en enastående förmåga att läka från trasiga anklar eller ur led i handleder. Nu, en ny studie har visat att vissa nanopartiklar också kan "självläka" efter att ha upplevt intensiv belastning, när den stammen är borttagen.

Ny forskning från U.S. Department of Energys (DOE) Argonne National Laboratory och Stanford University har funnit att palladiumnanopartiklar kan reparera atomära dislokationer i sin kristallstruktur. Denna nyupptäckta twist kan i slutändan främja strävan efter att introducera självläkande beteenden i andra material.

"Det visar sig att dessa nanopartiklar fungerar mycket mer som att människokroppen läker från en skada än som en trasig maskin som inte kan fixa sig själv." -Andrew Ulvestad, Argonne materialforskare.

Forskningen följer en studie från förra året, där Argonne-forskare tittade på det svampliknande sättet som palladiumnanopartiklar absorberar väte.

När palladiumpartiklar absorberar väte, deras svampiga ytor sväller. Dock, palladiumpartiklarnas inre förblir mindre flexibla. När processen fortsätter, något spricker så småningom i en partikels kristallstruktur, dislokerar en eller flera atomer.

"Man skulle aldrig förvänta sig att dislokationen skulle komma ut under normala förhållanden, " sa Argonne materialforskare Andrew Ulvestad, huvudförfattaren till studien. "Men det visar sig att dessa nanopartiklar fungerar mycket mer som att människokroppen läker från en skada än som en trasig maskin som inte kan fixa sig själv."

Ulvestad förklarade att dislokationerna bildas som ett sätt för materialet att lindra stressen på dess atomer genom infusion av ytterligare väte. När forskare tar bort vätet från nanopartikeln, dislokationerna har utrymme att laga.

Med hjälp av röntgenstrålar från Argonnes Advanced Photon Source, en användaranläggning för DOE Office of Science, Ulvestad kunde spåra rörelsen av luxationerna före och efter läkningsprocessen. Att göra så, han använde en teknik som kallas Bragg coherent diffraction imaging, som identifierar en dislokation genom de krusningseffekter den producerar i resten av partikelns kristallgitter.

I vissa partiklar, spänningen från väteabsorptionen introducerade multipla dislokationer. Men även partiklar som gick ur led på flera ställen kunde läka till den punkt där de var nästan orörda.

"I vissa fall, vi såg fem till åtta ursprungliga dislokationer, och några av dem var djupt inne i partikeln, sa Ulvestad. Efter att partikeln läkt, det skulle kanske finnas en eller två nära ytan."

Även om Ulvestad sa att forskarna fortfarande är osäkra på exakt hur materialet läker, det handlar troligen om förhållandet mellan materialets yta och dess inre, han förklarade.

Genom att bättre förstå hur materialet läker, Ulvestad och hans kollegor hoppas kunna skräddarsy dislokationerna för att förbättra materialegenskaperna. "Dislokationer är inte nödvändigtvis dåliga, men vi vill kontrollera hur de bildas och hur de kan tas bort, " han sa.

Studien, med titeln "Självläkningen av defekter inducerade av hydrideringsfasomvandlingen i palladiumnanopartiklar, " dök upp 9 november i Naturkommunikation .