Tvillade nanopartiklar har områden med tydlig symmetri som delar samma kristallgitter, åtskilda av en tydlig gräns. Att ändra tvillingstrukturen kan påverka nanopartiklarnas egenskaper, vilket gör kontroll av tvillingar för att skapa skräddarsydda nanomaterial till ett aktivt forskningsområde.
Forskare studerade penta-tvinnade guld nanopartiklar under en elektronstråle och direkt observerade partiell dislokation glida för första gången. I kombination med simuleringar av molekylär dynamik fann teamet att ojämn töjningsfördelning över tvillingenheterna framkallar dislokationsglidning, planstyrning och eventuell avtappning i nanopartiklarna.
Studien publiceras i Nano Letters .
Tvillade nanokristaller har unika fysikaliska och kemiska egenskaper, vilket gör tvilling till en följdparameter i materialdesign. Att utveckla praktiska tillvägagångssätt för att kontrollera vänorts- och vänortsstrukturer kräver att man förstår partnersamverkan och detvinnande på en atomär nivå, vilket för närvarande saknas.
Genom att exakt visualisera strukturen och transformationerna i penta-tvinnade nanopartiklar och tolka denna information med hjälp av simuleringar i atomskala, kunde forskarna detaljera samspelet mellan ytdiffusion, dragspänningsrelaxation, morfologisk evolution och detwinning tydligare. Den här insikten kan hjälpa till att vägleda framtida ansträngningar för att kontrollera partnersamverkan och detvinnande i guldnanopartiklar.
Tvillingstrukturer har distinkta fysikaliska och kemiska egenskaper på grund av sina specifika konfigurationer. Twinning- och detwinningprocesser är dock inte helt klarlagda på atomär skala.
Genom att integrera in situ högupplöst transmissionselektronmikroskopi och molekylär dynamiska simuleringar, fann forskare att dragpåkänning i asymmetriska femfaldiga tvillingar av guldnanopartiklar leder till tvillinggränsmigrering genom dislokationsglidning (glidning av ett atomlager) längs tvillinggränser och dislokationsreaktioner vid den femfaldiga axeln under en elektronstråle.
Energibarriärer styr migrationen av ett eller två lager av tvillingplanen. Avslappning av den totala energin, inklusive yta, gittertöjning och tvillinggränsenergi, efter påföljande tvillinggränsmigrering, leder till en avvinnande process. Dessutom kan ytomläggning av femfaldigt tvinnade nanopartiklar hjälpa till i avtvinningsprocessen.
Genom att bättre förstå de processer som påverkar partnersamverkan på atomnivå kan forskare mer exakt kontrollera strukturen och egenskaperna hos tvinnade nanopartiklar.
Mer information: Miao Song et al, ojämn töjningsfördelning inducerar konsekutiv dislokationsglidning, planglidning och efterföljande avskiljning av penta-tvinnade nanopartiklar, nanobokstäver (2024). DOI:10.1021/acs.nanolett.3c03788
Journalinformation: Nanobokstäver
Tillhandahålls av Pacific Northwest National Laboratory
