今天的化学家和工程师对一种纳米技术非常感兴趣，这种技术是由称为“胶体纳米晶体”的微小的纳米颗粒组成的岛屿所实现的。“它们可以由大量无毒材料制成，而且可以很容易地根据它们的大小调整它们的一些不同性质。”胶体纳米晶体可以制成太阳能电池板、电子器件或光学器件，这取决于它们的结构。但所有这些应用都需要使纳米晶体成为电子易于移动的地方。
发表在《自然-纳米技术》杂志上的一项新研究有助于填补科学家们试图利用纳米晶体设计更好的电子和光电子设备的空白。根据芝加哥大学、阿贡国家实验室和马克斯普朗克铁研究所的科学家的研究，纳米粒子之间的无机连接本身正在改变和改造纳米粒子的表面。
研究小组将重点放在纳米颗粒之间的联系上。起初，科学家们用有机分子来连接它们，但这些分子往往会阻碍电子的运动。最近的一些实验发现，无机分子的效果要好得多，但没有人确定原因。“我们从未为这些无机连接物的行为建立过原子模型，”该研究的合著者、芝加哥大学(University of Chicago)分子工程学刘氏家族教授、化学教授、阿贡大学(Argonne)高级科学家朱利亚·加利(Giulia Galli)说。
加利和他的同事、路易斯·布罗克杰出的化学教授、阿尔贡大学的科学家德米特里·塔拉平，以及马克斯·普朗克研究所的小组组长斯特凡·维帕曼一起，探索了由这些无机链接构成的纳米晶体的结构。
通过理论和实验的结合，这个小组弄清了动作的每一击。结果表明，连接分子在它们附着的地方发生反应，形成一种胶水，这影响了纳米颗粒的性质。加利说:“我们不应该把每一种材料都有各自的特性，而应该把整个材料看作是一种复杂的纳米材料。”“这与我们的想法完全不同。”
领导这项研究的Wippermann说:“纳米颗粒结构特性的完整模型应该有助于科学家和工程师设计出更好、毒性更小的电子产品、太阳能电池板等材料。”
Talapin说:“在这项研究中开发的计算机制是相当独特的，应该适用于包含晶体和非晶态成分的纳米结构材料的广泛范围。”
Wipperman和第一作者Emilio Scalise都来自马普钢铁研究所。其他芝加哥大学的作者是研究生维斯瓦斯塔瓦(Vishwas Srivastava)和埃里克扬克(Eric Janke)。
引文:“全无机纳米晶固体的表面化学和埋藏界面。Scalise等，《自然纳米技术》，2018年7月16日。DOI: 10.1038 / s41565 – 018 – 0189 – 9
资助:国家科学基金会、美国能源部、德国教育和研究部、马克斯-普朗克计算和数据设施