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 Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen
09.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP

nachricht Wolkenbildung: Wie Feldspat als Gefrierkeim wirkt
09.12.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

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: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie