آیا در رشد بلورها، نانوذرات مانند اتم مصنوعی عمل کرده و به‌عنوان واحدهای سازنده، به هم متصل شده و یک ساختار پیچیده را پدید می‌آورند؟ چنین چیزی محتمل است اما تئوری رشد نانوبلورها چیز دیگری می‌گوید. یک گروه تحقیقاتی از آزمایشگاه ملی لورنس برکلی این معما را حل کردند.
مشاهده نانوذرات به‌عنوان اتم‌های مصنوعی
این گروه تحقیقاتی به رهبری هایمی ژنگ با ترکیب دو روش میکروسکوپ الکترونی عبوری و به‌کارگیری سلول سیال پیشرفته موفق به مشاهده مستقیم رشد نانومیله‌هایی از جنس اکسید آهن و پلاتین شدند. مشاهدات آنها موید این نظریه است که نانوذرات در فرآیند رشد بلور مانند اتم مصنوعی عمل می‌کند.
ژنگ می‌گوید ما مشاهده کردیم که نانوذرات به‌محض متصل شدن به‌صورت یک زنجیره چندبلوری عمل می‌کند. این زنجیره بلاخره تراز شده و به انتهای یکدیگر می‌چسبند و در نهایت نانوسیم صافی را ایجاد می‌کنند. این نانوسیم یک نانومیله تک بلوری با نسبت ضخامت به طول ۱ به ۴۰ است. در این فرآیند نانوذرات و زنجیره نانوذرات مانند واحدهای سازنده عمل کرد و در نهایت منجر به تولید نانومیله می‌شود.
نتایج این تحقیق در قالب مقاله‌ای تحت عنوان Real-Time Imaging of Pt3Fe Nanorod Growth in Solution در نشریه Science به چاپ رسیده است.
پژوهشگران بسیار مشتاق هستند تا بدانند چگونه این نانوذرات به‌صورت سلسله مراتبی به یکدیگر متصل شده و ساختاری پیچیده و سازماندهی شده را ایجاد می‌کنند. برای پاسخ به این پرسش باید مسیر حرکت نانوذرات و نیرویی که آنها را در این مسیر سوق می‌دهد مشخص شود.
پژوهشگران این پروژه با ترکیب دو روش رایج موفق به مشاهده رشد نانوذرات شدند. در این کار، رشد نانوبلورها در یک محلول تصویربرداری شد. در ابتدا چند دقیقه اولیه رشد بلور تصویربرداری شد اما این گروه موفق شدند تا این زمان را تا چند ساعت افزایش دهند.
کلید انجام این پروژه آن بود که نانوبلورها با اشکال مختلف در محلولی رشد داده شده و این فرآیند در مقابل پنجره‌ای صورت گرفت که از طریق آن امکان تصویربرداری فراهم می‌شود. ژنگ می‌گوید ما مواد اولیه پلاتین و آهن را درون حلالی حل کردیم و سپس با استفاده از فشار ستونی رشد بلورها را در سل مایع نیترید سیلیکون آغاز کردیم.
این گروه نانومیله‌های آهن و پلاتین را برای این پروژه انتخاب کردند زیرا یک ماده الکتروکاتالیستی بوده و می‌توان از آن در ادوات ذخیره انرژی و تبدیل انرژی استفاده کرد.
