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MICROSCOPI/ Dal CNR nuovi metodi per farci vedere meglio i nanocristalli

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I lavori di ricerca in un laboratorio del CNR  I lavori di ricerca in un laboratorio del CNR

«Si tratta - spiega Cinzia Giannini dell’Istituto di Cristallografia del CNR di Bari - di utilizzare l’informazione sperimentale contenuta nei dati di diffrazione elettronica, che hanno distorsioni molto piccole, unitamente a un algoritmo matematico che svolge il ruolo di una lente ideale. Lo studio è stato condotto su un nanocristallo di biossido di titanio (TiO2), con un diametro di circa 50 ångström e una lunghezza di circa 180 ångström utilizzando un microscopio elettronico in trasmissione con una risoluzione spaziale di 1,9 ångström, senza correttore d’aberrazione sferica».

 

Il nuovo approccio di “diffractive imaging” ha permesso di «visualizzare gli atomi della struttura del nanocristallo con una risoluzione di 0,7 ångström, consentendo di visualizzare e discriminare le colonne degli atomi di ossigeno e titanio nella cella cristallina, non altrimenti distinguibili alla risoluzione di 1,9 ångström a cui opera il microscopio. Inoltre, è stato possibile identificare piccole distorsioni strutturali correlabili con le proprietà chimico-fisiche del materiale».

 

L’esperimento è stato realizzato da Elvio Carlino presso il centro di microscopia elettronica dello IOM-CNR TASC di Trieste, su dei nanocristalli di TiO2 sintetizzati da Davide Cozzoli e Gianvito Caputo presso NNL-CNR di Lecce. I dati sono stati elaborati utilizzando un algoritmo di ricostruzione della fase sviluppato da Liberato De Caro e Cinzia Giannini presso l’ IC-CNR di Bari.

 

L’approccio seguito dai ricercatori del CNR è applicabile anche a esperimenti realizzati su microscopi equipaggiati con correttori d’aberrazione, permettendo un ulteriore miglioramento del limite di risoluzione.

 

«I risvolti di questi risultati hanno un ampio campo d’applicazione nello studio della materia a risoluzione sub-atomica, laddove si potrebbero aprire spazi di conoscenza sin qui inaccessibili. Un campo potenziale di applicazione, ad esempio, è quello della ingegneria di nuovi materiali per dispositivi nano/biotecnologici, a base di esotiche interfacce fra nano-oggetti, così come nella realizzazione di architetture a base di nano-macchine naturali (DNA, cellule, proteine ecc). Definire alla scala sub-atomica le proprietà strutturali di un nano-sistema permetterà di comprendere e progettare sempre meglio nuovi materiali intelligenti».



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