Nanodiamonds são cristais minúsculos com apenas alguns nanômetros de tamanho. Embora possuam a estrutura cristalina de diamantes, suas propriedades divergem consideravelmente das de seus irmãos mais velhos, porque suas superfícies desempenham um papel dominante em comparação com seus volumes extremamente pequenos. Suspenso em soluções aquosas, eles poderiam funcionar como táxis para substâncias ativas em aplicações biomédicas, por exemplo, ou ser usado como catalisadores para dividir a água.

Mas como as propriedades eletrônicas dos nanodiamantes depositados em um substrato de estado sólido são diferentes daquelas exibidas pelos nanodiamantes em soluções aquosas?

O Dr. Tristan Petit, trabalhando na equipe do HZB chefiada pelo Prof. Emad F. Aziz, agora investigou isso com a ajuda da espectroscopia de absorção e emissão no BESSY II. Seus resultados, acabado de publicar em Nanoescala , demonstrar que os nanodiamantes exibem buracos de valência em soluções aquosas, que não são observados quando caracterizados como uma película fina.

"A interação entre os nanodiamantes e as moléculas e íons vizinhos é especialmente forte na água", disse Petit. A adsorção de ingredientes farmacêuticos ativos em nanodiamantes pode ser influenciada, por exemplo, adicionando sais ou alterando o valor do pH. Petit e seus colegas descobriram agora que a assinatura eletrônica dos estados de superfície dos nanodiamantes em dispersões aquosas são consideravelmente diferentes daqueles dos nanodiamantes em um substrato de estado sólido.

Com a ajuda da tecnologia de microjato desenvolvida por Emad Aziz no HZB, eles examinaram amostras líquidas no vácuo usando espectroscopia de raios-X e desenvolveram uma imagem detalhada dos estados de elétrons preenchidos e não preenchidos nas bandas de valência e condução. Seus resultados mostram que os buracos, ou seja, faltam elétrons na banda de valência, formado nas superfícies dos nanodiamantes na dispersão aquosa. "Isso sugere que os elétrons na superfície dos nanodiamantes são doados para as moléculas de água circundantes", Petit sugere. Os físicos suspeitam que também podem influenciar a química das nanopartículas, óptico, e propriedades catalíticas por meio de mudanças em sua estrutura eletrônica. Eles gostariam de determinar em estudos futuros se o efeito catalítico dos nanodiamantes em ambiente aquoso pode ser aumentado para dividir as moléculas de água em oxigênio e hidrogênio usando luz.