Nanodiamanter är små kristaller som bara är några nanometer stora. Medan de besitter den kristallina strukturen av diamanter, deras fastigheter skiljer sig avsevärt från deras storebröder, eftersom deras ytor spelar en dominerande roll i jämförelse med deras extremt små volymer. Upphängt i vattenlösning, de kan fungera som taxibilar för verksamma ämnen i biomedicinska tillämpningar, till exempel, eller användas som katalysatorer för klyvning av vatten.

Men hur skiljer sig de elektroniska egenskaperna hos nanodiamanter som deponeras på ett solid state-substrat från de som visas av nanodiamonds i vattenlösningar?

Dr Tristan Petit som arbetar i HZB -teamet som leds av prof. Emad F. Aziz har nu undersökt detta med hjälp av absorptions- och emissionsspektroskopi vid BESSY II. Deras resultat, just publicerat i Nanoskala , visa att nanodiamanter visar valenshål i vattenhaltiga lösningar, som inte observeras när de karakteriseras som en tunn film.

"Interaktionen mellan nanodiamanterna och de närliggande molekylerna och jonerna är särskilt stark i vatten", säger Petit. Adsorptionen av aktiva farmaceutiska ingredienser på nanodiamanter kan påverkas, till exempel, genom att tillsätta salter eller ändra pH -värdet. Petit och hans kollegor har nu upptäckt att den elektroniska signaturen av yttillstånd för nanodiamanter i vattenhaltiga dispersioner skiljer sig avsevärt från nanodiamonds på ett solid-state-substrat.

Med hjälp av mikrojet-teknik som utvecklats av Emad Aziz på HZB, de undersökte vätskeprover i vakuum med hjälp av röntgenspektroskopi och utvecklade en detaljerad bild av de fyllda och ofyllda elektrontillstånden i valens- och ledningsband. Deras resultat visar att hål, dvs saknade elektroner i valensbandet, bildas på ytorna av nanodiamanterna i den vattenhaltiga dispersionen. "Detta tyder på att elektroner vid ytan av nanodiamanter doneras till de omgivande vattenmolekylerna", Föreslår Petit. Fysikerna misstänker att de också kan påverka nanopartiklarnas kemikalier, optisk, och katalytiska egenskaper genom förändringar av deras elektroniska struktur. De skulle vilja avgöra i framtida studier om den katalytiska effekten av nanodiamanter i vattenhaltig miljö kan ökas för att dela vattenmolekyler i syre och väte med hjälp av ljus.