(PhysOrg.com) - ¿Qué pasaría si pudieras convertir todo el pajar en agujas? En lugar de buscar un artículo, tendría 10 mil millones de los elementos deseados dispuestos de manera ordenada frente a usted. Eso es lo que hicieron los investigadores del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico por los científicos que analizaban las nanopartículas. Utilizando la técnica de aterrizaje suave de iones desarrollada en PNNL, los científicos prepararon una homogénea, muestra libre de contaminantes de racimos de oro, diminutas partículas compuestas por 11 átomos de oro cada una. Luego, el equipo analizó las muestras en el nuevo microscopio electrónico de transmisión con corrección de aberraciones o TEM en EMSL.

"Este es un enfoque muy prometedor para la preparación de muestras TEM, "dijo la Dra. Julia Laskin, un químico físico de la PNNL que dirigió la investigación.

Alrededor del mundo, Los científicos utilizan TEM para obtener datos detallados sobre la estructura de nuevos catalizadores y otros materiales. Un ejemplo es el oro que pueden ser catalizadores altamente reactivos y excelentes en forma de nanopartículas. Sin embargo, el análisis TEM puede destruir las partículas del tamaño de un subnanómetro que se examinan. Entonces, los científicos deben buscar continuamente a través de muestras heterogéneas convencionales para encontrar más partículas que desean analizar. Usando la técnica de preparación de muestras de aterrizaje suave de iones, los científicos hacen el trabajo más rápido ya que las 10 mil millones de partículas son iguales.

"TEM es la técnica del caballo de batalla para caracterizar partículas pequeñas, "dijo el Dr. Grant Johnson, físico químico de la PNNL y primer becario postdoctoral distinguido Linus Pauling. "Esta es una forma de facilitar ese valioso proceso".

El equipo de investigación se centró en los cúmulos de oro de 11 átomos. Los racimos de oro tienen propiedades químicas y físicas que dependen en gran medida del tamaño. Eliminar o agregar un átomo puede cambiar en gran medida la estructura y el comportamiento de los grupos, que son de interés para los científicos por su potencial para crear materiales con productos químicos novedosos, propiedades magnéticas u ópticas. Santo Tomás, un pasante de laboratorio de pregrado de ciencias del DOE, sintetizó los racimos, creando una solución de color naranja rojizo. El proceso de síntesis genera viales llenos de líquido, lleno de partículas de oro de varios tamaños.

Johnson luego electropulverizó la solución en un espectrómetro de masas único hecho a medida en EMSL que está especialmente diseñado para el aterrizaje suave de iones. La electrospray convierte los racimos de oro en el líquido en iones en una corriente gaseosa. Luego sintonizó el espectrómetro de masas para seleccionar los grupos deseados:los 11 iones del átomo de oro. A continuación, los iones se depositaron suavemente con energía controlada sobre una rejilla de muestra.

El Dr. Chongmin Wang luego tomó la rejilla cargada de muestras y la llevó a otro laboratorio que contenía el microscopio electrónico. Wang pudo obtener imágenes de los grupos, determinando así su tamaño, que era de 0,8 nanómetros, y confirmando su homogeneidad.

Johnson y los miembros del equipo de Laskin ahora están estudiando cómo cambia la estructura de estos pequeños cúmulos cuando se utilizan diferentes números de átomos de oro para formar el cúmulo. Por ejemplo, ¿Cómo cambia la estructura cuando hay 8 átomos de oro en el cúmulo frente a 6?