Los diferentes materiales estructurados tienen diferentes propiedades y aplicaciones. Revelar el mecanismo de formación de las estructuras materiales puede ayudar a desarrollar rutas para la síntesis racional. Sin embargo, cómo crecen las estructuras de los materiales y cómo manipular su crecimiento sigue sin estar claro.

Un equipo de investigación dirigido por el profesor Han Yongsheng del Instituto de Ingeniería de Procesos (IPE) de la Academia de Ciencias de China empleó un microscopio electrónico de barrido in situ para revelar la cristalización dinámica de la plata.

Su estudio, publicado en Investigar , mostró la formación de materiales y descubrió las "manos secretas" poniendo cada átomo en su posición.

Inspirado en el concepto de mesociencia, Los investigadores iniciaron una línea de investigación para controlar la formación de estructuras de materiales a través de la difusión y reacción de productos químicos.

En diferentes condiciones de difusión y reacción, la distribución química alrededor del frente de crecimiento de los cristales es diferente, que da como resultado un crecimiento anisotrópico de estructuras dominado por la cinética, formando diferentes estructuras de materiales complejos.

Aunque se confirmó el papel general de la concentración química de la interfaz, cómo la distribución química en constante cambio influye en el crecimiento de la estructura del material, así como en la forma final de los productos, se basa principalmente en la especulación, lo que limita nuestra comprensión sobre el diseño y síntesis racional de estructuras materiales.

En este estudio, una celda líquida confinó una capa de la solución de nitrato de plata entre dos membranas, que fue sellado herméticamente para el alto vacío del microscopio.

El haz de electrones entra en la celda a través de una película de nitruro de silicio transparente a los electrones, permitiendo una imagen en tiempo real de la cristalización de la plata en el líquido. Cuando el haz de electrones irradió la solución líquida, varios productos transitorios que incluyen electrones hidratados y radicales hidroxilo, fueron generados.

Los investigadores calcularon la distribución de radicales en la celda líquida durante la irradiación, y encontró que los electrones hidratos reductores y los radicales hidroxilo oxidativos fluctuaban en la celda.

"Esta fluctuación conduce a una cristalización dinámica reversible de las platas, que se atribuye al dominio alternativo de las reacciones de reducción y oxidación en la célula, "dijo el profesor Han.

Es más, una regulación de la tasa de dosis de electrones cambió la concentración de radicales, conduciendo a la formación de diversas estructuras de cristales de plata, lo que confirmó el papel dominante de la concentración química en la evolución estructural de los materiales.

Este estudio mostró que un control de la concentración química en el frente de crecimiento de los cristales puede conducir a la síntesis racional de las estructuras de los materiales.