Los nanodiamantes son cristales diminutos de solo unos pocos nanómetros de tamaño. Si bien poseen la estructura cristalina de los diamantes, sus propiedades difieren considerablemente de las de sus hermanos mayores, porque sus superficies juegan un papel dominante en comparación con sus volúmenes extremadamente pequeños. Suspendido en soluciones acuosas, podrían funcionar como taxis para sustancias activas en aplicaciones biomédicas, por ejemplo, o utilizarse como catalizadores para dividir el agua.

Pero, ¿en qué se diferencian las propiedades electrónicas de los nanodiamantes depositados sobre un sustrato de estado sólido de las que muestran los nanodiamantes en soluciones acuosas?

El Dr. Tristan Petit, que trabaja en el equipo HZB encabezado por el Prof. Emad F. Aziz, ha investigado ahora esto con la ayuda de espectroscopía de absorción y emisión en BESSY II. Sus resultados, recién publicado en Nanoescala , demostrar que los nanodiamantes muestran huecos de valencia en soluciones acuosas, que no se observan cuando se caracterizan como una película delgada.

"La interacción entre los nanodiamantes y las moléculas e iones vecinos es especialmente fuerte en el agua", decir Petit. Se puede influir en la adsorción de principios activos farmacéuticos en nanodiamantes, por ejemplo, agregando sales o cambiando el valor del pH. Petit y sus colegas han descubierto ahora que la firma electrónica de los estados de superficie de los nanodiamantes en dispersiones acuosas es considerablemente diferente de la de los nanodiamantes en un sustrato de estado sólido.

Con la ayuda de la tecnología de micro-jet desarrollada por Emad Aziz en HZB, examinaron muestras líquidas al vacío usando espectroscopía de rayos X y desarrollaron una imagen detallada de los estados de electrones llenos y sin llenar en las bandas de valencia y conducción. Sus resultados muestran que los agujeros, es decir, electrones faltantes en la banda de valencia, formado en las superficies de los nanodiamantes en la dispersión acuosa. "Esto sugiere que los electrones en la superficie de los nanodiamantes se donan a las moléculas de agua circundantes", Petit sugiere. Los físicos sospechan que también podrían influir en la química de las nanopartículas, óptico, y propiedades catalíticas a través de cambios en su estructura electrónica. Les gustaría determinar en estudios futuros si el efecto catalítico de los nanodiamantes en un ambiente acuoso puede incrementarse para dividir las moléculas de agua en oxígeno e hidrógeno usando luz.