Forskare från North Carolina State University och Air Force Research Laboratory har upptäckt att en teknik utformad för att belägga nickelnanopartiklar med kiseldioxidskal faktiskt fragmenterar materialet - skapar en liten kärna av oxiderat nickel omgiven av mindre satelliter inbäddade i ett kiseldioxidskal. Det överraskande resultatet kan visa sig användbart genom att öka ytarean av nickel tillgängligt för att katalysera kemiska reaktioner.

"Nickel är anmärkningsvärt för sina utbredda tillämpningar inom katalys, " säger Joe Tracy, en docent i materialvetenskap och ingenjörskonst vid NC State och motsvarande författare till en artikel om arbetet. "En anledning till att du skulle vilja belägga nickelnanopartiklar i porös kiseldioxid är att bädda in dem i ett neutralt substrat för att bibehålla deras effektivitet som katalysatorer i kemiska reaktioner. Så det faktum att denna process samtidigt kan öka deras yta kan visa sig vara vara till nytta."

Forskarna använde en mycket använd metod som kallas omvänd mikroemulsion, eller omvänd micell, att applicera en kiseldioxidbeläggning på nickelnanopartiklar som var ungefär 27 nanometer (nm) i diameter. Men de fann att tekniken resulterar i en oxiderad nickelkärna som var 7 nm i diameter, omgiven av oxiderade nickelsatelliter endast 2 nm i diameter – alla inneslutna i ett kiseldioxidskal som var 30 nm i diameter.

"Först trodde vi att vi hade gjort ett misstag, men vi kunde reproducera resultatet om och om igen, säger Brian Lynch, en Ph.D. student vid NC State och huvudförfattare till en artikel om arbetet.

"När den oxideras och reduceras vid höga temperaturer, vi fann att nanopartiklarna av kärna och satellit-nickel inte signifikant ändrade storlek eller form, vilket tyder på att de skulle fungera väl i de miljöer som behövs för att katalysera kemiska reaktioner, säger Tracy.

"Detta var en oväntad upptäckt, men vi är nöjda med hur det blev."

Pappret, "Syntes och kemisk omvandling av Ni-nanopartiklar inbäddade i kiseldioxid, " publiceras i tidskriften Nanoskala .