تعیین ساختار سه بعدی اتمی نانوذرات

خواص فیزیکی و شیمیایی نانوذرات بوسیله ریخت‌شناسی سه‌بعدی واقعی‌شان
(ساختار اتمی و بویژه اجزاء سطحی‌شان) تعیین می‌شوند. اکنون در یک مطالعه
انجام شده بوسیله دانشمندان در Empa، ساختار سه بعدی نانوذرات منفرد بصورت
موفقیت‌آمیزی در سطح اتمی تعیین شده است. این تکنیک جدید می تواند به بهبود
درک مشخصه‌های نانوذرات از جمله سمیت و واکنش‌پذیری‌شان، کمک کند.
 

برای حفاظت بیشتر از نمونه و همچنین گرفتن تصاویری با دقت اتمی، در این
میکروسکوپ الکترونی از ولتاژ شتاب‌دهنده‌ی کوچکی در حد ۸۰ کیلوولت استفاده
شد. بطور معمول این نوع میکروسکوپ با دقت اتمی که تعداد کمی از آنها در
جهان وجود دارد، با ولتاژی بین ۲۰۰ تا ۳۰۰ کیلوولت کار می‌کند.

بر اساس تصاویر این میکروسکوپ الکترونی، پژوهشگران مذکور مدل‌هایی طراحی
کردند که این تصاویر را برجسته کرده، بطوری که چیدمان اتم‌ها را قابل تصور
می‌کنند: تصاویر پالایش شده، این امکان را فراهم می‌کنند که اتم‌های نقره
منفرد با جهت‌های بلوری مختلف، قابل شمارش شوند.

برای بازسازی سه بعدی چیدمان اتمی در این نانوذره، این پژوهشگران از علم
پرتونگاری مقطعی استفاده کردند و ساختار اتمی این نانوذره را بر اساس یک
الگوریتم ریاضی ویژه بازسازی کردند. فقط دو تصویر برای بازسازی این نانوذره
که شامل ۷۸۴ اتم بود، مناسب بودند.

این روش را برای مثال می‌توان جهت تعیین مشخصه‌های نانوذرات دوپ‌شده
استفاده کرد. همچنین آن را می‌توان برای تعیین اینکه روی سطح نانوذراتی که
اثر کاتالیستی دارند، چه پیکربندی‌های اتمی فعال می‌شود؛ استفاده کرد.

جزئیات نتایج این تحقیق در مجله‌ی Nature منتشر شده است.