Los químicos de la Facultad de Artes y Ciencias han descubierto cómo sintetizar nanomateriales con interfaces similares al acero inoxidable. Su descubrimiento puede cambiar la forma en que se manipulan la forma y la estructura de los nanomateriales. en particular los que se utilizan para el almacenamiento de gas, catálisis heterogénea y baterías de iones de litio.

Los hallazgos son el tema de un artículo del 24 de julio en la revista. Pequeña , escrito en coautoría por el profesor asociado Mathew M. Maye y el asistente de investigación Wenjie Wu G'11, G'13.

Hasta ahora, Los científicos han utilizado muchos métodos de química húmeda, conocidos colectivamente como síntesis coloidal, para manipular reacciones en las que los iones metálicos forman aleaciones a nanoescala. Aquí, Las nanopartículas metálicas suelen tener un tamaño de 2 a 50 nanómetros y tienen propiedades muy exclusivas. incluyendo varios colores, alta reactividad y química novedosa.

Maye y Wu forman parte de un equipo cada vez mayor de químicos y científicos de materiales internacionales que están ideando nuevas formas de alterar el tamaño. forma y composición de nanopartículas.

"En SU, hemos desarrollado una nueva vía sintética para adaptar la microestructura interna de los nanomateriales, "dice Maye, cuya investigación abarca la química inorgánica, catálisis, ciencia de los Materiales, autoensamblaje y biotecnología.

El enfoque de Maye comienza con un núcleo de nanopartículas de hierro sintetizado previamente. Después de sintetizar el núcleo en su forma metálica cristalina, él y Wu depositan químicamente finas capas de cromo sobre el hierro. Cuando las nanopartículas "núcleo / capa" se exponen a altas temperaturas, recocen. Es más, el hierro y el cromo se difunden entre sí, formando una cáscara de aleación de hierro-cromo. Por lo tanto, el producto "núcleo / aleación" tiene una interfaz similar a algunas formas de acero inoxidable.

Dado que el acero inoxidable es conocido por su resistencia a la oxidación, el gran desafío para Maye y Wu ha sido descubrir cómo se las arreglan las nanopartículas durante este proceso.

"Hemos descubierto que las nanopartículas exhiben un comportamiento único cuando se oxidan, ", dice." Un delgado, se forma la cáscara de óxido de hierro-cromo, dejando atrás un núcleo de hierro sin oxidar. Aún más interesante es el hecho de que se forma un vacío, separando el núcleo del caparazón. Este fenómeno se conoce en la ciencia de los materiales como Kirkendall Diffusion, o coalescencia de vacantes ".

Este tipo de trabajo él añade, no sería posible sin microscopía electrónica de alta resolución, Difracción de rayos X y mediciones magnéticas.

Aunque la fabricación de "núcleo / aleación" es un enfoque nuevo, puede permitir formas más diversas de nanomateriales de aleación.

"La mayoría de las aleaciones que damos por sentado a macroescala, como el acero, son difíciles de fabricar a nanoescala, debido a la facilidad de oxidación y otras condiciones específicas que se requieren, ", dice Maye." Nuestro enfoque puede abrir nuevas puertas ".

Recibió muchos honores y premios, incluido el Premio Presidencial de Carrera Temprana para Científicos e Ingenieros, Maye se unió a la facultad de SU en 2008.

Wu, cuya experiencia abarca la síntesis de nanomateriales, fue el estudiante de posgrado principal del proyecto. En agosto, ella obtiene un Ph.D. en química inorgánica de SU.