Kemister och ingenjörer är idag mycket intresserade av ett slags nanoteknik som möjliggörs av små öar av nanopartiklar som kallas "kolloidala nanokristaller". De kan vara gjorda av rikliga och giftfria material, och de kan enkelt justeras för att ha ett antal olika egenskaper som en funktion av deras storlek. Beroende på hur de är byggda, kolloidala nanokristaller kan göras till solpaneler, elektronik eller optiska enheter. Men alla dessa applikationer kräver att man gör nanokristaller vänliga platser för elektroner att resa med.

En ny studie publicerad i Naturnanoteknik hjälper till att fylla i sprickorna för forskare som försöker använda nanokristaller för att designa bättre elektroniska och optoelektroniska enheter. Enligt forskning från University of Chicago, Argonne National Laboratory och Max Planck Institute for Iron Research forskare, oorganiska länkar mellan nanopartiklarna själva förändras och reformeras på ytan av nanopartiklarna.

Teamet fokuserade på länkarna mellan nanopartiklar. I början, forskare använde organiska molekyler för att länka dem, men dessa tenderade att blockera elektronernas rörelse. Vissa senaste experiment har sett mycket bättre resultat för oorganiska molekyler istället, men ingen var säker på varför. "Vi hade aldrig en atomistisk modell för beteendet hos dessa oorganiska länkar, "säger studieförfattaren Giulia Galli, Liew -familjeprofessorn i molekylär teknik och professor i kemi vid University of Chicago och en senior forskare vid Argonne.

Galli arbetade med kollegan Dmitri Talapin, Louis Block Distinguished Service Professor i kemi och en forskare vid Argonne, liksom Stefan Wippermann, gruppledare vid Max Planck Institute, att utforska strukturen hos nanokristaller gjorda med dessa oorganiska länkar.

Genom en kombination av teori och experiment, laget förbryllade ut åtgärder för slag. Det visar sig att länkmolekylerna reagerar där de är fästa och bildar ett slags lim, som påverkar nanopartiklarnas egenskaper. "Istället för att var och en har separata identiteter, det hela borde verkligen betraktas som ett komplext nanomaterial, "Sa Galli." Detta var helt annorlunda än vad man trodde. "

"Den kompletta modellen av nanopartiklarnas strukturella egenskaper bör hjälpa forskare och ingenjörer när de försöker designa material för bättre och mindre giftig elektronik, solpaneler och mer, "sa Wippermann, som ledde studien.

"Beräkningsmaskineriet som utvecklats under denna studie är ganska unikt och bör vara tillämpligt på ett brett spektrum av nanostrukturerade material som innehåller både kristallina och amorfa komponenter, sa Talapin.