p (Phys.org) - Maneira muito pequena para ver, nanocristais - cristais minúsculos que são pelo menos 1, 000 vezes menor que o diâmetro de um cabelo humano - exibem propriedades sem precedentes que intrigam cientistas e engenheiros. Para aplicar esses materiais em nanotecnologias emergentes, os cientistas precisam entender melhor sua estrutura, suas funções correspondentes e como eles se agrupam. p Uma colaboração entre a Fonte Síncrotron de Alta Energia Cornell (CHESS) e os cientistas de materiais proporcionou uma maior compreensão de como os nanocristais se parecem individualmente e como eles se encaixam à medida que formam estruturas maiores chamadas supercristais. Esse conhecimento pode levar a uma engenharia efetiva de baixo para cima de novos materiais para aplicações que variam de células solares a componentes eletrônicos. O trabalho foi publicado por Jornal da American Chemical Society .

p A colaboração usou métodos inovadores de cristalografia de raios-X na linha de luz B1 CHESS liderada pelo cientista Zhongwu Wang da equipe do CHESS. Envolveu a coleta simultânea de dados sobre o pedido e orientação de nanocristais e supercristais de sulfeto de chumbo usando espalhamento de raios-X de grande angular (WAXS) e pequeno ângulo (SAXS), que normalmente são feitos um de cada vez.

p O espalhamento de raios-X de grande angular é usado para caracterização em escala relativamente menor, revelando informações sobre como os planos atômicos dentro de nanocristais individuais são orientados. A dispersão de pequeno ângulo vai um passo além, produzindo dados sobre como os nanocristais, aproximadamente 100 átomos de diâmetro, são organizados em relação uns aos outros, quando eles se juntam como um supercristal.

p Wang e seus colaboradores trabalharam com Tobias Hanrath, professor associado de engenharia química e biomolecular, que estuda sulfeto de chumbo e outros nanocristais para materiais fotovoltaicos, preparar as amostras e conduzir os experimentos.

p O novo método combinado no CHESS forneceu insights sobre a complexidade inesperada do arranjo de nanocristais dentro do supercristal. A descoberta pode informar novos métodos para o cultivo de supercristais e como otimizar suas propriedades.

p "Você pode pensar em uma nanopartícula individual como um átomo de designer, "Hanrath disse." Queremos descobrir como você pode pegar as partículas e colocá-las juntas em diferentes configurações nas quais as partículas possam interagir de maneira proposital e programável. E precisamos usar ferramentas como no CHESS para ver as estruturas reais, que são muito mais complexos do que quando você os trata apenas como pequenas esferas. "

p Wang disse que as técnicas de raios-X WAXS / SAXS irão ajudá-los e outros cientistas a entender como os nanocristais mudam, e como eles interagem com diferentes solventes e em diferentes ambientes. Ele e outros colaboradores planejam examinar montagens de nanocristais cada vez mais complexas.

p "Vamos combinar técnicas espectroscópicas in-situ com nossas técnicas de raios-X para construir uma série de relações estrutura-propriedade de nanocristais confinados com tamanhos diferentes, formas e composições, "Disse Wang.