科学家们已经开发出了一种新的方法，每次研究一个纳米粒子，并发现看起来相同的单个粒子实际上具有非常不同的特性。这些结果可能对新材料或新应用的开发很重要，如用于研究燃料电池汽车中的氢传感器。

单晶金等离激元纳米天线探测附近纳米立方钯的氢吸收过程

(图片来源：Ella Marushchenko和Alex Tokarev)

查尔姆斯理工大学的科学家们已经开发出了一种新的方法，每次研究一个纳米粒子，并发现看起来相同的单个粒子实际上具有非常不同的特性。这些结果可能对新材料或新应用的开发很重要，如用于研究燃料电池汽车中的氢传感器，结果将发表在《Nature Materials》期刊。

“通过我们所展示的观察环境中单个纳米粒子，而不是我们通常在同一时间观察许多纳米粒子，你会对纳米材料与分子间的物理作用有更深入理解，”领导这个项目的副教授Christoph Langhammer说。

通过利用被称为等离激光纳米显微镜的新实验方法，该小组研究了氢被吸收到单晶钯纳米粒子的过程。他们发现具有相同形状和大小的纳米粒子可能会表现出高达40毫帕氢吸收压的差异。在燃料电池汽车中，检测氢泄露传感器的开发是该新方法在未来具有利用价值的例子之一。

“对于氢传感器，一个主要的挑战是设计材料，使其对氢的反应尽可能是线性和可逆的。这样，能够从本质上弄清看似相同的单个粒子之间差异现象的原因，以及在一定氢浓度范围内反应不可逆的原因对研究是很有帮助的，”Christoph Langhammer说。

其他人也一次观察过一个纳米粒子，但查尔姆斯大学提出的新方法是使用低强度可见光来研究粒子。这意味着该方法不具有破坏性，而且不像当前采用干扰这个体系的加热法。

“当研究单个粒子时，你不得不利用某种探针去问粒子‘你在做什么？’。这通常意味着通过聚焦高能电子或光子束或者在微小体积内放入机械探针。然后，很快会得到高能量密度，但这可能会干扰你想观察的过程。利用我们的与环境条件相兼容的新方法，使该效应最小化，这意味着我们可以在尽可能接近真实的环境条件下，每次研究一个纳米粒子，”Christoph Langhammer说。

“虽然他们已经达到了可将实验结果发表成论文的程度，但Christoph Langhammer认为他们仅仅触碰到发现内容的皮毛，开发的实验方法将关联到后续的研究。他希望他们能够建立一个新的实验模式，使单独观察纳米粒子将成为科学世界的标准。

“如果你想了解在不同环境和应用中纳米颗粒的行为，同时观察平均数百或数百万的粒子并不好。你必须观察单个粒子，并且我们已经找到了一种新的观察方法。”

“我希望将我们的方法应用到更复杂的流程和材料中，并打破极限让我们能够研究和测量更小的纳米粒子。希望在这个过程中，我们会对奇妙的纳米材料世界有更加深入的理解。”

新材料在线编译整理——翻译：Grubby    校正：摩天轮