研究人员合成为特殊应用量身定制的纳米粒子

无论是创新的高科技材料、更强大的计算机芯片、制药还是可再生能源领域，纳米粒子都是一系列新技术发展的基础。由于量子力学定律，这种尺寸仅为百万分之几毫米的粒子在导电性、光学或坚固性方面的表现与宏观尺度上的相同材料完全不同。此外，纳米颗粒或纳米团簇与其体积相比具有非常大的催化有效表面积。对于许多应用，这可以在保持相同性能的同时节省材料。

格拉茨科技大学实验物理研究所 (IEP) 的研究人员开发了一种根据需要组装纳米材料的方法。他们让内部温度为 0.4 开尔文(即负 273 摄氏度)的超流体氦液滴飞过真空室，并有选择地将单个原子或分子引入这些液滴中。“在那里，它们结合成新的聚集体，可以沉积在不同的基材上，”来自格拉茨工业大学的实验物理学家沃尔夫冈恩斯特解释说。他研究这个所谓的氦滴合成已经二十五年了，在这段时间里又不断地进一步发展，并不断产生国际最高水平的研究，主要是在“集群实验室3”中进行的，

增强催化性能

在纳米研究中，Ernst 和他的团队现在报告了使用氦液滴合成有针对性地形成所谓的核壳簇。这些簇有一个 3 纳米的银核和一个 1.5 纳米厚的氧化锌壳。氧化锌是一种半导体，例如用于测量电磁辐射的辐射探测器或用于分解有机污染物的光催化剂。这种材料组合的特殊之处在于银核提供等离子体共振，即它吸收光并因此导致高光场放大。这使周围的氧化锌中的电子处于激发态，从而形成电子-空穴对- 可用于其他地方进行化学反应的一小部分能量，例如直接在簇表面上的催化过程。“两种材料特性的结合极大地提高了光催化剂的效率。此外，可以想象在水分解中使用这种材料来生产氢气，”恩斯特说，并命名了一个应用领域。

用于激光和磁传感器的纳米颗粒

除了银-氧化锌结合起来，研究人员制造了其他有趣的核壳簇，其磁芯由铁、钴或镍元素组成，外壳为金。金还具有等离子体效应并保护磁芯免受不必要的氧化。例如，这些纳米团簇可以受到激光和外部磁场的影响和控制，并且适用于传感器技术。对于这些材料组合，与 Andreas Hauser 领导的 IEP 理论小组和 Maria Pilar de Lara Castells(西班牙国家研究委员会基础物理研究所 CSIC ，马德里)并可以解释相变时的行为，例如偏离宏观材料样品的合金形成。物理化学杂志。

恩斯特现在希望实验结果能够“尽快”迅速转化为新的催化剂。

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