(Phys.org) —Ett stort team av forskare, de flesta är baserade i Korea, har lyckats utöka processen med galvaniska ersättningsreaktioner till joniska föreningar. I deras papper publicerad i tidskriften Vetenskap , teamet beskriver hur de använde förformade nanokristaller för att fungera som mall för att producera ihåliga lådformade nanokristaller.

I de tidiga dagarna av nanomaterialforskning, kemister byggde miljöer för att skapa nya nanokristallbaserade material med hjälp av rätt blandning av lösningsmedel, ytaktiva ämnen och molekylära prekursorer. De experimenterade sedan med sätt att få atomerna i blandningen att själva montera ihop till önskad form. På senare tid, forskare har funnit att ett bättre sätt är att använda förformade nanokristaller för att fungera som en mall för att skapa nya material. Att tillsätta kemikalier gör att de ändras på önskade sätt vilket resulterar i nanopartiklar med unika egenskaper. Med metall nanokristaller, atomutbytesreaktioner kan åstadkommas genom att dra fördel av de minskade potentialskillnaderna mellan en metall i en mall och metalljoner i en lösning - en metod som kallas galvanisk ersättning. Vid dess bas, det är en process av atomär diffusion - atomer får flytta bort från en struktur, skapa lediga platser. Tills nu, dock, denna metod har begränsats till metaller. I denna nya ansträngning, den galvaniska ersättningsprocessen utvidgas till joniska föreningar.

För att få den galvaniska ersättningsprocessen att fungera med joniska föreningar, forskarna använde redox-parreaktioner mellan multivalenta metalljoner. Mer specifikt, när de fick nanokristaller av manganoxid att reagera med järnperkolat, en ny typ av nanokristall skapades i form av ihåliga lådor som så småningom utvecklades till ihåliga kristaller som liknade burar. På grund av sin form, forskarna kallade dem "nanocages". Processen fungerar eftersom joner med högre oxidationstillstånd i mangan naturligt ersätts av joner med lägre oxidationstillstånd i lösningen.

Teamets resultat visar att joniska föreningar enkelt och billigt kan användas som mallar för att skapa nya och användbara nanokristallbaserade material. Vidare forskning, de föreslår, kommer sannolikt att leda till skapelser av nanomaterial som endast begränsas av fantasin.

Tills vidare, forskarna föreslår att den nya typen av nanokristaller kan vara användbar i en mängd olika tillämpningar, allt från energiproduktion, till bioteknik och elektronik, och kanske till och med som anodmaterial för litiumjonbatterier.

© 2013 Phys.org