Fotoğraf: Ligand korumalı metal nano-blokları içeren ACS dergisinin kapak resmi.
Nanomalzemeler; farklı elektronik, optik ve kimyasal özelliklerinin bir kısmı sayesinde, kimyasal üretiminden, ilaca ve ışık yayıcı cihazlara kadar çeşitli uygulamalarda kullanılmaktadır. Ancak, yapılarına “doping işlemi” olarak da bilinen başka bir metal sokulduğunda; araştırmacılar, metalin hangi pozisyonda yer alacağından ve nano-blokların genel kararlılığını nasıl etkileyeceğinden emin değillerdir. Bu da deneysel zamanı ve maliyetleri arttırır.
Bununla birlikte, Pittsburgh Swanson Üniversitesi Mühendislik Fakültesi’ndeki araştırmacılar, nano malzeme yapısına belirli bir metal sokulduğunda nano-blokların nasıl davranacağını daha iyi tahmin etmek için yeni bir teori geliştirdiler. “Ligand Korumalı Metal Nano-Blokların Termodinamik Kararlılığı” adlı bu çalışmaları, ACS Journal of Physical Chemistry Letters dergisinin kapağında yer aldı. Swanson Üniversitesi Kimya ve Petrol Mühendisliği bölümünde Doçent olan Giannis Mpourmpakis ve NSF Lisansüstü Üyesi olan Dr. Michael Taylor bu araştırmanın ortak yazarlarındandır. Elde ettikleri bulgular, katalitik uygulamalar için nanopartiküller tasarlamaya odaklanan önceki araştırmalarla birbirine bağlıdır.
Dr. Mpourmpakis, “Nano-blokların büyüklüğünü, şeklini ve bileşimini yapılandırmak, kendi iç özelliklerini kontrol etmenin bir yoludur. Özellikle, Ligand korumalı Au (altın) nano-bloklar, boyutlarının kesin kontrolünün sağlandığı bir nanomalzeme sınıfındadır. Araştırmamız, bu malzemelerin bimetalik eşlerinin nasıl oluştuğunu daha iyi tahmin etmeyi amaçladı. Bu da laboratuvarda aşırı deneme ve hatalı denemeler yapmadan yapısını daha kolay tahmin etmemizi sağlayacaktır ” diyor.
Dr. Mpourmpakis’in Bilgisayar Destekli Nano ve Enerji Laboratuvarı’nda (C.A.N.E.LA.) tamamlanan araştırma, ligand korumalı Au nano-bloklardaki tam dopant konumlarını ve konsantrasyonlarını hesaplamalı olarak tahmin etmelerini sağladı. Ayrıca, deneysel olarak sentezlenen Au nano-bloklarının tam boyutlarını açıklayan yeni geliştirilen teorilerinin, daha fazla çok yönlülüğe sahip olan bimetalik nano-bloklara da uygulanabileceğini keşfettiler.
Dr. Mpourmpakis, “Bu hesaplama teorisi şimdi nanomalzemelerin keşfedilmesini hızlandırmak ve deneysel çabaları daha iyi yönlendirmek için kullanılabilir. Dahası, bu teoriyi bimetalik nanobloklar üzerinde test ederek, uyarlanmış özellikler sergileyen materyaller geliştirme potansiyeline sahibiz. Bu da nanoteknoloji açısından büyük bir etki yaratabilir” dedi.
Kaynak: phys.org