Ett stort genombrott för att mäta strukturen för nanomaterial under extremt högt tryck har gjorts av forskare vid London Centre for Nanotechnology (LCN).
Beskrivs i Naturkommunikation , studien använde nya framsteg inom röntgendiffraktion för att avbilda förändringarna i morfologin hos guldnanokristaller under tryck på upp till 6,5 gigapascal.
Under högt tryck, avbildningsmetoder som elektron- eller atomkraftmikroskopi är inte genomförbara, vilket gör röntgendiffraktionsbildning till det enda alternativet. Dock, tills nyligen, Det har visat sig svårt att fokusera en bild skapad med denna metod.
Med hjälp av en teknik utvecklad av LCN-forskare för att korrigera röntgenstrålarnas snedvridningar, forskarna, arbetar i samarbete med Carnegie Institution of Washington, har nu kunnat mäta strukturen hos guld nanokristaller i högre upplösning än någonsin tidigare.
Professor Ian Robinson, som ledde LCN:s bidrag till studien, sa:"Att lösa distorsionsproblemet med röntgendiffraktionsbilderna är analogt med att ordinera glasögon för att korrigera synen.
"Nu är detta problem löst, vi kan komma åt hela fältet av nanokristallstrukturer under tryck. Det vetenskapliga mysteriet om varför nanokristaller under tryck är upp till 50% starkare än massmaterial kan snart upptäckas. "
För att genomföra forskningen, en nanokristall av guld med en diameter på 400 nm sattes i en enhet som kallas en Diamond-Anvil Cell (DAC) som kan återskapa det enorma trycket som finns djupt inne i jorden, skapa material och faser som inte existerar under normala förhållanden.
Provet krossades inuti enheten och förändringarna avbildades som trycket, mätt med en liten rubinsfär, ökades. Studien visade att under lågt tryck, nanokristallen fungerade som förväntat och kanterna blev ansträngda, dock, förvånande, stammarna försvann under ytterligare kompression.
Forskarna förklarar detta genom att antyda att det trycksatta materialet genomgår "plastiskt flöde", ett fenomen där ett material börjar rinna och bli flytande när det når ett kritiskt tryck. Denna hypotes stöddes ytterligare när den facetterade formen av kristallen utvecklade en jämnare och rundare form när trycket ökade.
Professor Robinson tillade "Denna utveckling har stor potential för att utforska bildandet av mineraler i jordskorpan, som övergår från en fas till en annan under press"
I framtiden, denna teknik erbjuder ett mycket lovande tillvägagångssätt för in-situ nanoteknikutveckling under högt tryck.
