Zwei Abteilungen des zum US-Department of Energy (DOE) gehörenden <a href=http://www.anl.gov>Argonne National Laboratory</a> konnten die Kristallisation von Nanopartikeln in bisher ungekanntem Detail beobachten.<% image name="Argonne" %>
<small>Zhang Jiang, Jin Wang und Xiao-Min Lin untersuchten Röntgenstreuungsmuster von zweidimensionalen Nanopartikel-Kristallgittern. (c)Argonne National Laboratory</small>
Als Kandidaten für zukünftige Datenspeicherungsanwendungen werden selbstorganisierte Nanopartikel-Arrays gehandelt, die man als zweidimensionale Kristallgitter beschreiben kann. Damit in solchen Systemen Speicherplätze eindeutig zugewiesen werden können, ist ein hohes Ausmaß an räumlicher Ordnung und somit eine möglichst geringe Zahl an Krsitalldefekten erforderlich.
Um die Mechanismen der Anordnung von Nanopartikeln zu verstehen, wäre es daher notwendig, den Prozess der Kristallisation direkt beobachten zu können. Mit den gängigen Formen der Elektronenmikroskopie lassen sich zwar einzelne Nanopartikel beobachten, ein Gesamtbild der Selbstordnunsgphänomene lässt sich damit aber nicht erzielen.
<b>Verlangsamung an der Oberfläche eines trocknenden Tropfens</b>
Die Wissenschaftler rund um Zhang Jiang untersuchten nun das Verhalten metallischer Nanopartikel an der Oberfläche eines Flüssigkeitstropfens, der langsam wegtrocknet. Unter diesen Bedingungen ist der Kristallisierungsprozess auf eine weitaus größere Zeitskala ausgedehnt. Mit Hilfe hochaufgelöster Röntgenstreuungsmethoden, die Strahlung der "Advanced Photon Source" in Argonne verwendeten, konnte beobachtet werden, dass die Partikel in einen Zustand hoher kristalliner Ordnung eintreten können. Beginnt das Lösungsmittel wegzudampfen, bleibt aber nur eine gemeinsame Orientierung der Nanopartikel, aber keine weitreichende kristalline Struktur erhalten.
Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Nano Letters publiziert: <a href=http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl9029048?journalCode=nalefd&quickLinkVolume=10&quickLinkPage=799&volume=10>zum Artikel</a>
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<b>Das Center for Nanoscale Materials am Argonne National Laboratory</b>
Federführend an den Arbeiten beteiligt war das Center for Nanoscale Materials am Argonne National Laboratory. Es ist eines von fünf Nanoscale Science Research Centers, an denen das US-Department of Energy interdisziplinäre Forschung auf der Nanometerskala unterstützt. Gemeinsam stellen sie einen Verbund komplementärer Forschungseinrichtungen dar, an denen Wisenschaftler die Infrastruktur vorfinden, um nanoskalige Materialien herzustellen, zu verarbeiten, zu charakterisieren und zu modellieren. Die fünf in Argonne, Brookhaven, Lawrence Berkeley, Oak Ridge und Sandia sowie Los Alamos angesiedelten Zentren sind die größte Infrastruktur-Investition innerhalb der "National Nano Initiative"
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Nanopartikel-Kristallisation in Echtzeit beobachtet