Ude i garagen står din splinternye bil, der bl.a. udmærker sig ved en bemærkelsesværdig ren udstødning. Udstødningen renses af bilens katalysator, der bugner af specialdesignede nanopartikler, som på grund af deres specifikke størrelse og form kan rense udstødningen optimalt.
Formen og størrelsen er alfa og omega for, at nanopartiklerne rent faktisk kan løse den opgave, de er sat i verden for, og industriens fokus ligger derfor også her. En stor del af deres anstrengelser går på at få skabt nanopartikler, hvis statur ikke bare passer sådan nogenlunde til deres funktion, men som fod i hose eller som nøglen i en rukolås.
Elektroner tog snapshots
I fremtiden bliver denne udfordring meget lettere for teknikere, ikke bare inden for bilindustrien men inden for alle mulige brancher. Det er nemlig lykkedes et amerikansk forskerhold at udvikle en ny form for billedteknik, der kan følge dannelsen af en nanopartikel fra begyndelse til slut. Teknikken går ud på at beskyde nanopartiklerne med elektroner under deres vækst.
Nanopartiklerne vil reflektere elektronerne, og ved at opfange og analysere det tilbagekastede signal, er det lykkedes forskerne at kortlægge hvert enkelt trin i dannelsesprocessen.
Metoden er så banebrydende, at forskerne har fået spalteplads til at beskrive den i det højtprofilerede videnskabelige tidsskrift Science.
Et stærkt værktøj for industrien
På DTU Fotonik ser man store perspektiver i den nye metode.
\ Fakta
Nanopartikler er undseeligt små stofdele med en udstrækning på omkring 0,000000001 meter og er dermed betydeligt mindre i udstrækning end punktummet efter denne sætning. Deres betydning for industrien er derimod vokset ud over alle grænser de seneste år. Nanopartikler optræder som en vigtig ingrediens i alt fra fine damers dyre ansigtscremer til katalysatorer i biler, hvor de har forskellige roller, som i høj grad er bundet op på deres overflademateriale, form og størrelse.
»Den nye teknik har stor kommerciel interesse. Det er helt centralt for industrien at kunne fremstille nanopartikler med den rette størrelse og overfladebelægning,« siger Peter Uhd Jepsen, der som professor i optik ved DTU Fotonik er vant til at begå sig i den usynlige nanoverden.
I det nye studie har det internationale hold af forskere kortlagt, hvad der sker, når man belægger en lille nanopartikel af guld med endnu mindre sølvpartikler, der er det aktive stof i mange katalysatorer.
Trekant forvandler sig til tyvekant
Forskerne lagde helt konkret de bittesmå guldpartikler ind i et vækstkammer, som de herefter fyldte med en art sølvstøv. Ved løbende at beskyde nanopartiklens overflade med elektroner, kunne forskerne i ekstremt stor detalje følge, hvordan sølvet binder sig til guldet.
De mange billeder danner tilsammen en lille film, der med al tydelighed demonstrerer, hvordan guldpartiklen forvandler sig og ændrer form: I starten danner sølvet små trekantede gevækster på guldpartiklens overflade. Til slut er overfladen dækket af sølvpartikler, der har lagt sig i en krystalstruktur, bestående af finurlige 20-kanter.
God styr på nanopartikler
Forskerne starter med et lille frø i form af en guldkerne, som overraskende viser sig at gro på præcis samme måde, hvis den oprindelige guldpartikel vel at mærke har den rette form.
»Det seje ved det er, at de på den måde finder opskriften på, hvordan man ud fra den trekantede, asymmetriske form altid når frem til det mere symmetriske tyvekantede. De kan se alle nanopartiklernes udviklingstrin, og kan konstatere, at der er en generel måde, hvorpå de gror,« siger han og slutter:
»Metoden ser ud til at være god – forskerne får rigtig godt styr på dyrkningen af nanopartikler til katalyse.«
\
