محققان با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) موفق به مشاهده رشد وجه‌های مختلف نانوبلور در هنگام سنتز آنها شدند. با استفاده از نتایج این پروژه می‌توان شکل نانوبلورها را پیش از سنتز پیش‌بینی کرد.
مشاهده وجه‌های مختلف نانوبلور در حین رشد با TEM
پژوهشگران آزمایشگاه ملی لورنس برکلی موفق شدند برای اولین بار از رشد وجه‌های نانومکعب‌های پلاتین با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) تصویربرداری کنند. برای این کار محققان از یک دستگاه TEM بسیار پیشرفته مجهز به دوربین فوق‌العاده سریع استفاده کردند. فرآیند رشد وجه‌های نانومکعب در فاز مایع اتفاق می‌افتد. دانستن چگونگی رشد وجه برای کنترل شکل هندسی بلورها بسیار مهم است، همچنین این فرآیند نقش مهمی در تعیین خواص الکترونیکی و شیمیایی بلور دارد.
ویلیارد گیبس در دهه ۱۹۸۰ تئوری مربوط به تاثیر انرژی سطحی بر شکل بلورها را مطرح کرد. در مورد نانوبلورها این ایده مطرح است که وجوه دارای انرژی بیشتر، نرخ رشد بالاتری نسبت به وجوه با انرژی کمتر دارند که این فرآیند در تعیین شکل بلور نقش اساسی دارد. در واقع وجه‌های نانوبلور برای رسیدن به حداقل مقدار انرژی سطحی، شروع به رشد می‌کنند.
ژانگ و همکارانش در این پروژه نشان دادند که شکل هندسی نانوبلور در طول فرآیند سنتز در فاز محلول، در اثر حرکت لیگندها در سطح وجوه مختلف نانوبلور بدست می‌آید. ژانگ می‌گوید: ” با انتخاب لیگندهایی که به صورت انتخابی به وجه‌های نانوبلور متصل میشوند ما می‌توانیم شکل نانوبلور را هنگام رشد کنترل کنیم. با این کار می‌توان مسیر تازه‌ای در طراحی نانومواد برای استفاده در حوزه‌های پیشرفته ایجاد کرد.”
نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای با عنوان Facet Development During Platinum Nanocube Growth در نشریه Science منتشر شده است.
از نانوبلورهایی که با این روش تولید می‌شود می‌توان برای حسگری، ساخت کاتالیست و حوزه نور استفاده کرد. در این حوزه‌ها شکل نانوبلورها تاثیر مستقیمی در رفتار آنها دارد. طی سال‌های گذشته، هرچند پیشرفت‌های بسیاری در حوزه سنتز نانوبلورها بدست آمده اما کنترل شکل این مولکول‌ها بسیار دشوار و غیرقابل پیش‌بینی بوده است.
ژانگ می‌گوید: ” بزرگترین مشکل در مسیر کنترل شکل نانوذرات، فقدان وجود روشی برای مشاهده مستقیم رشد این نانوبلورها است. هرچند نظریه‌های مختلفی برای رشد وجوه ارائه شده اما هیچ‌گاه ابزاری برای مشاهده مستقیم درستی این نظریه‌ها وجود نداشته است.”
این گروه تحقیقاتی با استفاده از TEM بسیار پیشرفته موفق به تصویربرداری از مراحل رشد این بلورها شدند. آنها رفتار رشد نانوبلورها را در صفحات {۱۱۱}، {۱۰۰} و {۱۱۰} مطالعه کردند.
