Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

„Löcher“ im Valenzband von Nanodiamanten entdeckt

28.01.2015

Eigenschaften könnten sich gezielt verändern lassen, um Nanodiamanten als Katalysatoren für die Wasserstofferzeugung mit Sonnenlicht zu nutzen, hoffen die Forscher.

Nanodiamanten sind winzige Kristalle, die zwar die kristalline Struktur von Diamanten besitzen, aber aufgrund ihrer enormen Oberflächen andere Eigenschaften als ihre großen Brüder aufweisen.


Nanodiamanten messen nur wenige Nanometer im Durchmesser und bestehen aus einigen tausend Kohlenstoffatomen.

Foto: Mohamed Sennour, MINES ParisTech

Nanodiamanten können zum Beispiel als Wirkstofftaxis für biomedizinische Anwendungen oder als Katalysatoren für die Wasserspaltung genutzt werden. Doch wie unterscheiden sich die elektronischen Eigenschaften von Nanodiamanten auf einem festen Substrat von den Eigenschaften, die Nanodiamanten in wässrigen Lösungen aufweisen?

Dr. Tristan Petit im Team um Prof. Dr. Emad F. Aziz hat dies nun mit Hilfe von Absorptions- und Emissionsspektroskopie an BESSY II untersucht. Dabei zeigten sie, dass Nanodiamanten in wässriger Lösung „Löcher“ im Valenzband aufweisen. Die Ergebnisse sind in „Nanoscale“ publiziert.

„In Wasser ist die Wechselwirkung zwischen den Nanodiamanten und den benachbarten Molekülen und Ionen besonders stark“, erklärt Petit. Durch Zugabe von Salzen oder der Veränderung des PH-Werts lässt sich zum Beispiel beeinflussen, wie gut Nanodiamanten bestimmte Wirkstoffe absorbieren.

Bei ihrer Untersuchung haben Petit und seine Kollegen entdeckt, dass sich die elektronischen Zustände bei Nanodiamanten auf festen Substraten deutlich von denen unterscheiden, die Nanodiamanten in wässriger Lösung besitzen.

Mit Hilfe der Mikrojet-Technik, die von Emad Aziz am HZB entwickelt wurde, untersuchten sie die flüssigen Proben im Vakuum mit Röntgenspektroskopie und ermittelten ein detailliertes Bild von besetzten und unbesetzten Elektronenzuständen in Valenz- und Leitungsbändern.

Sie fanden, dass sich in der wässrigen Dispersion an den Oberflächen der Nanodiamanten so genannte „Löcher“, also fehlende Elektronen, im Valenzband bilden: „Dies deutet darauf hin, dass an der Oberfläche von Nanodiamanten Elektronen an die umgebenden Wassermoleküle abgegeben werden“, sagt Petit.

Über die elektronische Struktur der Nanoteilchen könnte man auch ihre chemischen, optischen und katalytischen Eigenschaften beeinflussen, vermuten die Physiker. In weiteren Untersuchungen möchten sie abklären, ob sich die katalytische Wirkung von Nanodiamanten in wässriger Umgebung für die lichtinduzierten Aufspaltung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff gezielt steigern lässt.

Referenz: Valence holes observed in nanodiamonds dispersed in water, Tristan Petit, Mika Pflüger, Daniel Tolksdorf, Jie Xiao and Emad Flear Aziz, Nanoscale, 2015, DOI: 10.1039/C4NR06639A

Weitere Informationen:

Dr. Tristan Petit
HZB-Institut für Methoden der Materialentwicklung
Tel.: +49 (0)30-8062-15302
tristan.petit@helmholtz-berlin.de

Pressestelle
Dr. Antonia Rötger
Tel.: +49 (0)30-8062-43733
Fax: +49 (0)30-8062-42998
antonia.roetger@helmholtz-berlin.de

Weitere Informationen:

http://www.helmholtz-berlin.de/pubbin/news_seite?nid=14135&sprache=de&ty...

Dr. Ina Helms | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Durchbruch in der Malariaforschung
14.11.2019 | Universität Bern

nachricht Chemiker nutzen Lichtenergie zum Aufbau biologisch aktiver Verbindungen
14.11.2019 | Westfälische Wilhelms-Universität Münster

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: Bauplan eines bakteriellen Kraftwerks entschlüsselt

Wissenschaftler der Universität Würzburg und der Universität Freiburg gelang es die komplexe molekulare Struktur des bakteriellen Enzyms Cytochrom-bd-Oxidase zu entschlüsseln. Da Menschen diesen Typ der Oxidase nicht besitzen, könnte dieses Enzym ein interessantes Ziel für neuartige Antibiotika sein.

Sowohl Menschen als auch viele andere Lebewesen brauchen Sauerstoff zum Überleben. Bei der Umsetzung von Nährstoffen in Energie wird der Sauerstoff zu Wasser...

Im Focus: Neue Möglichkeiten des Additive Manufacturing erschlossen

Fraunhofer IFAM Dresden demonstriert Fertigung von Kupferbau

Am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Dresden ist es gelungen, mittels Selektivem Elektronenstrahlschmelzen...

Im Focus: New opportunities in additive manufacturing presented

Fraunhofer IFAM Dresden demonstrates manufacturing of copper components

The Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology and Advanced Materials IFAM in Dresden has succeeded in using Selective Electron Beam Melting (SEBM) to...

Im Focus: New Pitt research finds carbon nanotubes show a love/hate relationship with water

Carbon nanotubes (CNTs) are valuable for a wide variety of applications. Made of graphene sheets rolled into tubes 10,000 times smaller than a human hair, CNTs have an exceptional strength-to-mass ratio and excellent thermal and electrical properties. These features make them ideal for a range of applications, including supercapacitors, interconnects, adhesives, particle trapping and structural color.

New research reveals even more potential for CNTs: as a coating, they can both repel and hold water in place, a useful property for applications like printing,...

Im Focus: Magnetisches Tuning auf der Nanoskala

Magnetische Nanostrukturen maßgeschneidert herzustellen und nanomagnetische Materialeigenschaften gezielt zu beeinflussen, daran arbeiten Physiker des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) gemeinsam mit Kollegen des Leibniz-Instituts für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) Dresden und der Universität Glasgow. Zum Einsatz kommt ein spezielles Mikroskop am Ionenstrahlzentrum des HZDR, dessen hauchdünner Strahl aus schnellen geladenen Atomen (Ionen) periodisch angeordnete und stabile Nanomagnete in einem Probenmaterial erzeugen kann. Es dient aber auch dazu, die magnetischen Eigenschaften von Kohlenstoff-Nanoröhrchen zu optimieren.

„Materialien im Nanometerbereich magnetisch zu tunen birgt ein großes Potenzial für die Herstellung modernster elektronischer Bauteile. Für unsere magnetischen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Hitzesommer, Überschwemmungen und Co. – Vor welchen Herausforderungen steht die Pflanzenzüchtung der Zukunft?

14.11.2019 | Veranstaltungen

Mediation – Konflikte konstruktiv lösen

12.11.2019 | Veranstaltungen

Hochleistungsmaterialien mit neuen Eigenschaften im Fokus von Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft

11.11.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Bauplan eines bakteriellen Kraftwerks entschlüsselt

14.11.2019 | Biowissenschaften Chemie

Eisfreie Gletscherbecken als Wasserspeicher

14.11.2019 | Geowissenschaften

Lichtimpulse mit wenigen optischen Zyklen durchbrechen die 300 W-Barriere

14.11.2019 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics