格拉茨理工大学 该图说明了银-氧化锌核壳簇的逐步合成
信用:IEP-图格拉茨 无论是在创新的高科技材料、更强大的计算机芯片、药物还是在可再生能源领域，纳米粒子都是一系列新技术发展的基础
由于量子力学的定律，这种只有百万分之几毫米大小的粒子，在导电性、光学或坚固性方面，与宏观尺度上的相同材料表现完全不同
此外，纳米粒子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组装纳米材料的方法
他们让内部温度为0的超流氦滴
4开尔文(I
e
零下273摄氏度)穿过真空室，选择性地将单个原子或分子引入这些液滴
“在那里，它们结合成一种新的聚集体，可以沉积在不同的基底上，”格拉茨大学的实验物理学家沃尔夫冈·恩斯特解释说
他从事这种所谓的氦滴合成已经有25年了，并在此期间不断地进一步发展，在国际最高水平上进行了持续的研究，主要是在IEP专门为此目的建立的“集群实验室3”中进行的
催化性能的增强 在《纳米研究》中，恩斯特和他的团队现在报道了使用氦滴合成法有针对性地形成所谓的核壳簇
这些团簇有一个3纳米的银核和一个1
5纳米厚的氧化锌外壳
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分解有机污染物的光催化剂
这种材料组合的特别之处在于银核提供了等离子共振，即
e
它吸收光，因此引起高光场放大
这使得电子在周围的氧化锌中处于激发态，从而形成电子-空穴对——一小部分能量可以用于其他地方的化学反应，例如直接在团簇表面的催化过程
“两种材料特性的结合极大地提高了光催化剂的效率
此外，将这种材料用于水分解制氢也是可以想象的，”恩斯特说，并列举了一个应用领域
用于激光和磁性传感器的纳米粒子 除了银-氧化锌组合，研究人员还产生了其他有趣的核壳簇，包括铁、钴或镍元素的磁芯和金壳
金还具有等离子体效应，还能保护磁芯免受不必要的氧化
这些纳米团簇可以受到激光和外部磁场的影响和控制，并且适用于例如传感器技术
对于这些材料组合，与温度相关的稳定性测量以及理论计算是与安·德拉斯·豪泽领导的理论小组和玛丽亚·皮拉尔·德·拉拉·卡斯特尔斯(位于马德里的西班牙国家研究委员会基础物理研究所)的团队合作进行的，并且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
该结果发表在《物理化学杂志》上
恩斯特现在希望“尽快”将实验结果迅速转化为新的催化剂
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