Результаты – предмет статьи 24 июля в журнале Small, созданном в соавторстве адъюнкт-профессором Мэтью М. Меем и научным сотрудником Венджи Ву Г ’11, G’ 13.До сих пор ученые использовали много влажно-химических подходов – коллективно известный как коллоидный синтез – чтобы управлять реакциями, в которых металлическая форма ионов сплавляет в наноразмерном. Здесь, металлические наночастицы, как правило – 2 – 50 миллимикронов в размере и имеют очень уникальные свойства, включая различные цвета, высокую реактивность и новую химию.
Мей и Ву – часть растущей команды международных химиков и материаловедов, создающих новые способы изменить размер, форму и состав наночастиц.«В SU мы развивали новый синтетический путь, чтобы скроить внутреннюю микроструктуру наноматериалов», говорит Мей, исследование которого охватывает неорганическую химию, катализ, материаловедение, самосборку и биотехнологию.Подход Мея начинается с предварительно синтезируемого железного ядра наночастицы.
После синтезирования ядра в его прозрачной металлической форме он и Ву химически вносят тонкие раковины хрома на железо. Когда наночастицы «ядра/раковины» выставлены высоким температурам, они отжигают.
Кроме того, железо и хром распространяются друг в друга, формируя раковину сплава железного хрома. Таким образом у продукта «ядра/сплава» есть интерфейс, подобный некоторым формам нержавеющей стали.Так как нержавеющая сталь известна ее сопротивлением окислению, сложная задача для Мея и Ву узнавала, как наночастицы справляются во время этого процесса.
«Мы обнаружили, что наночастицы показывают уникальное поведение, когда окислено», говорит он. «Тонкая, окись железного хрома обстреливает формы, оставляя позади неокисленное железное ядро. Еще более интересный то, что пустота формируется, отделяя ядро от раковины.
Это явление известно в материаловедении как Распространение Kirkendall или Соединение Вакансии».Этот вид работы, он добавляет, не был бы возможен без электронной микроскопии с высоким разрешением, дифракции рентгена и магнитных измерений.Хотя фальсификация «ядра/сплава» – новый подход, она может допускать более разнообразные формы наноматериалов сплава.«Большинство сплавов, которые мы считаем само собой разумеющимся в макромасштабе, таком как сталь, трудно изготовить в наноразмерном из-за непринужденности окисления и других особых условий, которые требуются», говорит Мей. «Наш подход может открыть новые двери».
Получатель многих почестей и премий, включая Президентскую Раннюю Карьерную Премию за Ученых и Инженеров, Maye присоединился к способности SU в 2008.Ву, экспертные знания которого охватывают синтез наноматериалов, был ведущим аспирантом на проекте. В августе она зарабатывает для доктора философии в неорганической химии от SU.
Работа Мея поддержана американским Химическим Общественным Исследовательским фондом Нефти. Это использовало Центр Корнелла Исследования Материалов, которое является частью Науки Исследования Материалов Национального научного фонда и Технических Центров, а также Аналитичного Университета Бингемтона и Лаборатория Диагностики и Колледж SUNY Средства Микроскопии Науки об окружающей среде и Лесоводства.