Un experto en nanomateriales de la Universidad de Swansea ha estado analizando cómo sobreviven las pequeñas partículas de oro cuando se someten a temperaturas muy altas.

La investigación es importante para el sector de la ingeniería para algunas aplicaciones potenciales de la nanotecnología, por ejemplo en catálisis y aeroespacial, donde las partículas de solo dimensiones nanométricas se someten a temperaturas muy altas.

Los resultados del estudio, que fue una colaboración a tres bandas entre Birmingham, Universidad de Swansea y Génova, fue publicado esta semana en la revista Comunicaciones de la naturaleza . El estudio mostró que las nanopartículas de oro de tamaño seleccionado con precisión (561 átomos ± 14) son notablemente robustas contra la difusión y la agregación, pero sus arreglos atómicos internos cambian.

Los investigadores utilizaron un ultraestable etapa de temperatura variable en un microscopio electrónico de transmisión de barrido con corrección de aberración para someter una serie de nanopartículas de oro (o grupos) de tamaño seleccionado a temperaturas de hasta 500 ° C mientras se obtienen imágenes con resolución atómica. Las partículas se depositaron a partir de una fuente de nanopartículas sobre películas delgadas de nitruro de silicio o carbono.

Las dos arquitecturas alternativas de los nanoclusters de oro que contienen 561 átomos

Los experimentos mostraron que la unión de las nanopartículas de oro a la superficie, en defectos puntuales, demostró ser lo suficientemente fuerte para arreglarlos, incluso en la parte superior del rango de temperatura. Pero las estructuras atómicas de los cúmulos fluctuaron bajo el tratamiento térmico, alternar entre dos configuraciones de átomos principales ("isómeros"):se trataba de una estructura cúbica centrada en la cara, similar a una pequeña pieza de oro a granel, y un arreglo decaédrico con una simetría prohibida en un cristal extendido. Los investigadores incluso pudieron medir la pequeña diferencia de energía (solo 40 meV) entre estas dos arquitecturas atómicas diferentes.

Profesor Richard Palmer, jefe del Laboratorio de Nanomateriales de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Swansea, comentó:"Estos experimentos avanzados nos han permitido realizar una nueva medición de las nanopartículas depositadas en una superficie:la diferencia de energía entre dos arreglos atómicos en competencia. Es algo que entusiasma especialmente a las personas que usan computadoras para calcular las propiedades de los nanomateriales, una especie de punto de referencia si lo desea. Y las imágenes muestran que nuestras pequeñas nanopartículas son criaturas bastante resistentes, lo que es un buen augurio para sus aplicaciones en la fabricación industrial futura ".

La investigación del Swansea Lab se centra en la ampliación de la producción de tales nanopartículas en 10 millones de veces hasta el nivel de gramos, y más allá. Como dice el profesor Palmer:"Necesitamos cosas muy pequeñas en cantidades muy grandes para realizar el verdadero potencial de la nanotecnología".