محققان با ترکیب روش پراش اشعه‌ایکس و شبیه‌سازی موفق شدند جزئیات تازه‌ای از فرآیند اکسیداسیون نانوذرات ارائه کنند. این نتایج برای یافتن روش‌های جدید مقابله با خوردگی و زنگ‌زدن بسیار مفید است.
فرآیند «اکسیداسیون نانوذرات» شبیه‌سازی شد!
یک گروه تحقیقاتی از دانشگاه تمپل با همکاری محققانی از آزمایشگاه ملی آرگونه موفق به شبیه‌سازی یک فرآیند در مقیاس نانومتری شدند. در مقاله‌ای که این گروه در نشریه Science به چاپ رساندند، آمده است که فرآیند اکسیداسیون نانوذرات چگونه اتفاق می‌افتد. در این مقاله محققان تشریح کردند که نتایج یافته‌های آنها می‌تواند روی چگونگی ساخت فلزات و مواد مهندسی شده در آینده تأثیرگذار باشد.
انسان‌ها هزاران سال است که شاهد تجزیه مواد، سوختن و زنگ‌زدن هستند. اما این که این فرآیندها در مقیاس اتمی چگونه اتفاق می‌افتد، همیشه یک سرال بزرگ بوده است.
برای شبیه‌سازی این فرآیندها، محققان اکسیداسیون نانوذرات را در مقیاس اتمی مورد مطالعه قرار داده و مدلی برای این فرآیند ارائه کردند.
در این روش از ترکیب پراش اشعه ایکس با مدل‌سازی مولکولی با کمک نرم‌افزار استفاده کرده و در نهایت جزئیات مربوط به فرآیند اکسیداسیون نانوذرات اکسید آهن را به صورت زنده شبیه‌سازی کردند.
در این روش محققان فرصت داشتند تا فضای خالی ایجاد شده در این فرآیند را مشاهده کنند. این فضاهای خالی به هم جوش خورده و تا ابعاد مشخصی رشد می‌کنند. این گروه نشان دادند که می‌توان فرآیند نفوذ با فضاهای خالی را با استفاده از تغییر دما و ابعاد نانوذرات کنترل کرد.
کاداوید و کابوت از محققان این پروژه معتقداند که امکان مشاهده فرآیند در مقیاس اتمی به‌صورت زنده می‌تواند افق تازه‌ای در دنیای شیمی ایجاد کند. نتایج این پروژه می‌تواند برای کنترل بهتر فرآیندهایی نظیر یافتن روش‌های جدید به منظور مقابله با خوردگی و آسیب فلزات مورد استفاده قرار گیرد.
در این پروژه محققان از روش پراش اشعه ایکس با زاویه کم به‌منظور مشاهده و رصد فرآیند اکسیداسیون نانوذرات آهن کلوئیدی استفاده کردند و از این اطلاعات برای بازسازی مورفولوژی سه بعدی حالت واسطه در فرآیند اکسیداسیون استفاده کردند. قدرت تفکیک این روش ۵ آنگستروم است. شبیه‌سازی مولکولی به محققان اجازه داد تا جزئیات تازه‌ای از تغییر نانوذرات فلزی جامد در فرآیند اکسیداسیون به دست آوردند.
