Disordine di superreticoli di nanocristalli: lo studio del Cnr in copertina su "ACS Nano"

ROMA\ aise\ - Uno studio internazionale sul disordine di superreticoli di nanocristalli, che ha visto coinvolto il Cnr-Ic assieme ad altre istituzioni, ha ottenuto la copertina nell'ultimo numero della rivista "ACS Nano". L’immagine di copertina illustra lo spostamento sinusoidale nei superreticoli di nanocristalli attraverso un uso minimale di forme geometriche e colori.
Il lavoro - guidato da Umberto Filippi, Stefano Toso e Dmitry Baranov - è il risultato di un intenso lavoro di squadra durato oltre due anni, che ha ha coperto l'intero spettro della ricerca moderna: dalla sintesi dei materiali agli esperimenti di luce di sincrotrone presso la beamline ForMAX del MAX IV Laboratory, agli studi di microscopia elettronica presso l'Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), e di scattering a raggi X analizzati dell'Istituto di Cristallografia del CNR di Bari.
Il disordine è una caratteristica intrinseca di tutti i solidi, dai cristalli atomici ai superreticoli di nanoparticelle colloidali. A differenza dei cristalli atomici, nei superreticoli di nanocristalli lo spostamento di una singola particella può influenzare la posizione di quelle vicine su lunghe distanze, portando a un disordine cumulativo. Questa forma elusiva di spostamento collettivo delle particelle lascia tracce evidenti nella diffrazione, ma si sa ancora poco su come esso si accumuli e si propaghi attraverso il superreticolo.
Lo studio razionalizza la propagazione e l'accumulo del disordine in una serie di superreticoli di nanocristalli di CsPbBr3 utilizzando lo scattering di raggi X a piccoli e grandi angoli in incidenza radente (GISAXS e GIWAXS) con luce di sincrotrone. Sono stati ottenuti nanocristalli di CsPbBr3 con una "softness" colloidale (S) compresa tra 0,3 e 0,7, preparando particelle di diverse dimensioni e miscele di ligandi composte da acido oleico e ammine primarie di varia lunghezza.
La maggior parte dei pattern di diffrazione, spiega il Cnr, ha mostrato chiari segni di disordine anisotropico, con caratteristiche di diffrazione multistrato ad alta coerenza strutturale visibili solo per le direzioni assiali {100} e assenti in tutte le altre direzioni. Al diminuire della softness (S), i superreticoli sono passati a un regime più ordinato in cui i picchi di diffrazione a piccoli angoli sono stati limitati dalla risoluzione dello strumento e la diffrazione multistrato del superreticolo è apparsa anche per le riflessioni diagonali (110).
Per razionalizzare queste anisotropie nella coerenza strutturale e la loro dipendenza dalla morbidezza del superreticolo, i ricercatori hanno proposto un modello di spostamento sinusoidale in cui spostamenti longitudinali e trasversali modulano le posizioni dei nanocristalli. Il modello spiega le osservazioni sperimentali e fa progredire la comprensione del disordine nei sistemi mesocristallini mentre si avvicinano ai limiti della perfezione strutturale. (aise)