(Phys.org) —Demasiado pequeño para ver, nanocristales:cristales diminutos de al menos 1, 000 veces más pequeño que el diámetro de un cabello humano:exhiben propiedades sin precedentes que intrigan a científicos e ingenieros. Para aplicar estos materiales en nanotecnologías emergentes, los científicos necesitan comprender mejor su estructura, sus funciones correspondientes y cómo se empaquetan juntos.

Una colaboración entre Cornell High Energy Synchrotron Source (CHESS) y los científicos de materiales ha proporcionado una mayor comprensión de cómo se ven los nanocristales particulares individualmente y cómo encajan entre sí a medida que forman estructuras más grandes llamadas supercristales. Este conocimiento podría conducir a una ingeniería ascendente efectiva de nuevos materiales para aplicaciones que van desde células solares hasta componentes electrónicos. El trabajo fue publicado por Revista de la Sociedad Química Estadounidense .

La colaboración utilizó métodos innovadores de cristalografía de rayos X en la línea de luz B1 CHESS dirigida por el científico del personal de CHESS, Zhongwu Wang. Implicó la recopilación simultánea de datos sobre el orden y la orientación de nanocristales y supercristales de sulfuro de plomo utilizando dispersión de rayos X de gran angular (WAXS) y de ángulo pequeño (SAXS). que normalmente se hacen uno a la vez.

La dispersión de rayos X de gran angular se utiliza para la caracterización a escala relativamente menor, revelando información sobre cómo se orientan los planos atómicos dentro de los nanocristales individuales. La dispersión de ángulo pequeño va un paso más allá al proporcionar datos sobre cómo los nanocristales, aproximadamente 100 átomos de diámetro, están dispuestos entre sí, cuando se unen como un supercristal.

Wang y sus colaboradores trabajaron con Tobias Hanrath, profesor asociado de ingeniería química y biomolecular, que estudia el sulfuro de plomo y otros nanocristales para materiales fotovoltaicos, para preparar las muestras y realizar los experimentos.

El nuevo método combinado en CHESS proporcionó información sobre la inesperada complejidad de la disposición de los nanocristales dentro del supercristal. El descubrimiento podría informar sobre nuevos métodos para cultivar supercristales y cómo optimizar sus propiedades.

"Puedes pensar en una nanopartícula individual como un átomo de diseño, ", Dijo Hanrath." Queremos averiguar cómo se pueden tomar las partículas y unirlas en diferentes configuraciones en las que las partículas pueden interactuar de manera programable y con un propósito determinado. Y necesitamos usar herramientas como en CHESS para ver las estructuras reales, que son mucho más complejas que cuando las trata como pequeñas esferas ".

Wang dijo que las técnicas de rayos X WAXS / SAXS les ayudarán a ellos y a otros científicos a comprender cómo cambian los nanocristales. y cómo interactúan con diferentes disolventes y en diferentes entornos. Él y otros colaboradores planean analizar conjuntos de nanocristales cada vez más complejos.

“Combinaremos técnicas espectroscópicas in situ con nuestras técnicas de rayos X para construir una serie de relaciones estructura-propiedad de nanocristales confinados con diferentes tamaños, formas y composiciones, "Dijo Wang.