Fig. 1a, Fixação orientada tradicional (OA) de nanopartículas para formar um único cristal. Fig. 1b, Com o auxílio de surfactantes (linhas onduladas vermelhas), um único cristal também pode se formar via OA tradicional. Fig. 1c, O processo OA dirigido por reações químicas (CROA). Crédito:LIU Yongfei e YANG Yong
Cientistas chineses revelaram que uma nova substância pode se formar durante o processo de fixação orientada (OA) de crescimento do cristal, que pode lançar uma nova luz sobre o mecanismo microscópico de crescimento do cristal.
A pesquisa foi feita por cientistas do Instituto de Física do Estado Sólido (ISSP) do Instituto Hefei de Ciências Físicas, Academia Chinesa de Ciências e outras instituições colaborativas. Foi publicado em Matéria em 29 de maio.
Cristalização, um processo físico muito familiar, ocorre naturalmente e artificialmente. Os produtos resultantes - cristais - desempenham um papel importante na ciência e tecnologia modernas. Por exemplo, os cristais de silício simples desempenham um papel central na indústria de semicondutores; cristais ópticos não lineares, por exemplo, β-BaB 2 O 4 (BBO) - são indispensáveis na tecnologia laser moderna e em experimentos em óptica quântica; e amostras monocristalinas de alta qualidade são geralmente um pré-requisito para medições experimentais e estudos sobre novos efeitos quânticos. Portanto, a pesquisa sobre o crescimento de cristais está sempre no centro das atenções.
O apego orientado (OA) é um conceito que não pode ser ignorado quando se trata de crescimento de cristal (consulte as informações básicas). OA é comumente considerado um processo físico pelo qual os nanocristais se alinham em certas direções para formar cristais únicos maiores por fusão de interface (Figs. 1a e 1b). Devido a este processo, os cristais resultantes possuem estruturas constituintes e de fase idênticas às das nanopartículas precursoras.
(A) Cristais únicos crescidos por OA; (B) Microestruturas dos cristais, que mostram o alinhamento orientado das nanopartículas. Crédito:YANG Yong
Mas é possível que uma nova substância se forme por meio do processo OA?
Para responder a esta pergunta, Cientistas chineses conduziram uma série de experimentos e seus resultados forneceram uma resposta positiva.
Adicionando NaHCO 3 brinquedo 2 (CO 3 ) 3 · 2H 2 Suspensões de nanopartículas em um ambiente aquoso, os pesquisadores obtiveram folhas cristalinas únicas identificadas como NaY (CO 3 ) 2 · 6H 2 O. Um produto semelhante ((NH 4 ) Y (CO 3 ) 2 · H 2 O) foi obtido pela adição de (NH 4 ) HCO 3 para a suspensão.
A morfologia e as estruturas atômicas dos produtos foram caracterizadas por meio de métodos experimentais de última geração. Combinado com cálculos teóricos, os pesquisadores forneceram evidências convincentes de que o mecanismo que rege o processo de síntese é um novo tipo de OA (Fig. 1c). Os cientistas chamaram o mecanismo de "Anexo Orientado por Reações Químicas" (CROA).
"Acreditamos que a descoberta do CROA abrirá um novo caminho para a síntese de novos materiais funcionais, e aprofundar a compreensão do mecanismo de formação mineral natural, "disse Qin Xiaoying, o autor correspondente da obra do ISSP.
