Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

...und raus bist du! Nanoteilchen zählen ihre Ladung aus

15.12.2015

FAU-Forscher erfassen erstmals die Ladung von Platinpartikeln

Ob in der chemischen Industrie, im Abgaskatalysator, in neuartigen Solarzellen, oder in neuen elektronischen Bauelementen: Kleinste Nanoteilchen sorgen mit ganz besonderen Eigenschaften dafür, dass moderne Produktions- und Umwelttechnologien effizient und ressourcenschonend funktionieren.


Erstmals haben Forscher untersucht, wie viel elektrische Ladung Nanopartikel an eine Unterlage abgeben.

Sergey Kozlov and Oriol Lamiel

Häufig erhalten diese Nanopartikel ihre besonderen Eigenschaften durch eine chemische Wechselwirkung mit der Unterlage, auf der sie aufgebracht sind. Dabei kann die elektronische Struktur der Partikel verändert werden, das heißt sie nehmen elektrische Ladung auf oder geben diese ab.

Arbeitsgruppen der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und der Universität Barcelona ist es nun erstmals gelungen, die Anzahl der Ladungen abzuzählen, die Platin-Nanopartikeln verloren gehen, wenn sie auf eine typische Oxidunterlage aufgebracht werden. Ihr Ergebnis ist ein wichtiger Schritt, um passgenaue Nanoteilchen zu entwickeln.*

Seit vielen Jahrzehnten ist eine der Fragen, die am intensivsten unter Nanoforschern diskutiert wird, wie Nanopartikel mit Unterlagen, auf die aufgebracht werden, wechselwirken.

Mittlerweile steht fest, dass verschiedene physikalische und chemische Faktoren wie die Elektronenstruktur, die Nanostruktur und – als ganz entscheidender Punkt – die Interaktion mit dem Untergrund, die Eigenschaften von Nanoteilchen steuern.

Obwohl der letzte Faktor, die Aufnahme oder Abgabe elektrischer Ladung, bereits häufig beobachtet wurde, hat noch keine Forschergruppe untersucht, wie viele Ladungen ausgetauscht werden und ob es einen Zusammenhang zur Größe des Nanopartikels gibt.

Um die ausgetauschte elektrische Ladung zu bestimmen, stellte das Forscherteam aus Deutschland, Spanien, Italien und Tschechien um Prof. Dr. Jörg Libuda, Professur für Physikalische Chemie, und Prof. Dr. Konstantin Neyman, Universität Barcelona, eine sehr reine und atomar geordnete Oberfläche her, auf der sie Platin-Nanoteilchen aufbrachten.

Mit einer besonders empfindlichen Analysemethode, die an der europäischen Großforschungseinrichtung Elettra in Triest zur Verfügung steht, konnten sie dann den Effekt zum ersten Mal quantitativ erfassen. Für Partikel von einigen wenigen bis hin zu vielen hundert Atomen zählten die Forscher ab, wie viele Ladungen die Metallteilchen an die Oberfläche verlieren und stellten fest, dass der stärkste Effekt bei Teilchen mit etwa 50 Atomen auftritt.

Besonders überrascht waren sie von der Stärke des Effektes: Etwa jedem zehnten Metallatom kommt eine Elementarladung abhanden. Darüber zeigten die Wissenschaftler mit theoretischen Untersuchungen, wie der Effekt gezielt gesteuert werden kann. Diese Steuerung erlaubt es, die chemischen Eigenschaften der Platinpartikel besser an jeweilige Anwendung anzupassen und so zum Beispiel in katalytischen Verfahren in der chemischen Industrie wertvolle Rohstoffe und Energie einzusparen.

Gefördert wurde das Projekt unter anderem von der EU sowie vom Exzellenzcluster Engineering of Advances Materials (EAM) der FAU. Ziel der Erlanger EAM-Wissenschaftler ist es, naturwissenschaftlich geprägte Grundlagenforschung und deren ingenieurwissenschaftliche Umsetzung zusammenzuführen, um neue hierarchisch aufgebaute Materialien mit maßgeschneiderten elektronischen, optischen, katalytischen und mechanischen Eigenschaften erforschen und entwickeln zu können.

*doi: 10.1038/nmat4500

Ansprechpartner für Medien:
Prof. Dr. Jörg Libuda
Tel.: 09131/85-27308
joerg.libuda@fau.de

Dr. Susanne Langer | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.fau.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wie Reize auf dem Weg ins Bewusstsein versickern
22.09.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Lebendiges Gewebe aus dem Drucker
22.09.2017 | Universitätsklinikum Freiburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie