p Um novo estudo da North Carolina State University mostra que o tamanho desempenha um papel fundamental na determinação da estrutura de certas nanopartículas ocas. Os pesquisadores se concentraram em nanopartículas de níquel, que têm propriedades magnéticas e catalíticas interessantes que podem ter aplicações em campos tão diversos como produção de energia e nanoeletrônica. p "Os princípios que descobrimos aqui têm um grande potencial para nanofabricação - a criação de materiais com características muito pequenas, com muitas aplicações em campos que vão desde a eletrônica à medicina, "diz o Dr. Joe Tracy, professor assistente de ciência dos materiais e engenharia da NC State e co-autor do estudo. "Este estudo melhora nossa compreensão das nanopartículas ocas e é uma base para trabalhos futuros em aplicações de gravação magnética de densidade ultra-alta e catalisadores mais eficientes, que é útil para a produção de produtos químicos, tratamento de resíduos e produção de energia. "

p Em questão está a oxidação das nanopartículas de níquel. Se você começar com um "núcleo" de níquel e oxidá-lo, expô-lo ao oxigênio em altas temperaturas, a estrutura do material muda. Se o material for parcialmente oxidado - exposto ao oxigênio e alto calor por um tempo limitado - uma camada sólida de óxido de níquel se forma ao redor do material.

p Se o material for exposto ao calor e oxigênio por um longo período de tempo, ocorre mais oxidação. A casca externa permanece, mas o níquel é transportado para fora do núcleo, deixando um vazio. Se o material estiver totalmente oxidado, um vazio maior é criado - deixando a camada de óxido de níquel efetivamente oca. Essa conversão de nanopartículas sólidas em ocas é conhecida como "Efeito Kirkendall em nanoescala".

p Mas o que os pesquisadores da NC State descobriram é que o tamanho do núcleo de níquel também desempenha um papel fundamental na estrutura dessas partículas. Por exemplo, em nanopartículas de níquel menores - aquelas com núcleos com diâmetros menores que 30 nanômetros (nm) - um único vazio é formado dentro da casca durante a oxidação. Isso resulta em um núcleo assimétrico de níquel, com um único vazio crescendo em um lado do núcleo. O núcleo restante encolhe à medida que o processo de oxidação continua. Isso é significativo, em parte, porque a camada de óxido de níquel torna-se progressivamente mais espessa no lado que confina com o núcleo. Quanto maior o núcleo - dentro do limite de 30 nm - mais espesso esse lado da casca se torna. Em outras palavras, você acaba com uma casca de óxido de níquel que pode ser significativamente mais espessa de um lado do que do outro.

p Contudo, os pesquisadores descobriram que as nanopartículas de níquel maiores fazem algo completamente diferente. Os pesquisadores testaram nanopartículas com núcleos de níquel que tinham 96 nm de diâmetro, e descobriram que o processo de oxidação nessas nanopartículas criava vários vazios no núcleo - embora o próprio núcleo permanecesse completamente envolvido pela camada de óxido de níquel. Esse processo resultou efetivamente na criação de bolhas em todo o núcleo. Os "esqueletos" dessas bolhas ainda permaneceram, mesmo após a oxidação completa, criando uma casca essencialmente oca que ainda estava entrecruzada com alguns restos do núcleo de níquel.

p "Isso nos diz muito sobre como criar estruturas em nanoescala usando o efeito Kirkendall em nanoescala, "Tracy diz." É um bloco de construção para pesquisas futuras no campo. "