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  • Cientistas revelam o segredo da cristalização de nanopartículas em tempo real
    p O físico assistente Zhang Jiang (da esquerda) examina uma difração de raios-X enquanto o físico Jin Wang e o nanocientista Xiao-Min Lin preparam uma amostra em uma das linhas de luz da Fonte Avançada de Fótons. Os cientistas da Argonne examinaram a cristalização de nanopartículas em detalhes sem precedentes usando os raios X de alta potência do APS.

    p (PhysOrg.com) - Uma colaboração entre a Advanced Photon Source e o Center for Nanoscale Materials no Argonne National Laboratory "viu" a cristalização de nanopartículas em detalhes sem precedentes. p “Nanociência é um assunto quente agora, e as pessoas estão tentando criar matrizes de nanopartículas automontadas para armazenamento de dados e memória, ”Disse o físico assistente de Argonne, Zhang Jiang. “Nestes dispositivos, o grau de pedido é um fator importante. ”

    p Para chamar um dado específico, é ideal para armazenar informações em uma rede cristalina bidimensional com coordenadas gráficas bem definidas. Por exemplo, cada bit de informação de uma música salva em um disco rígido deve ser armazenada em locais específicos, para que possa ser recuperado mais tarde. Contudo, na maioria dos casos, os defeitos são inerentes às redes cristalinas das nanopartículas.

    p “Defeitos em uma treliça são como buracos em uma estrada, ”Disse o físico de Argonne Jin Wang. “Quando você está dirigindo na rodovia, gostaria de saber se vai ser uma viagem tranquila ou se terá de ziguezaguear para evitar um pneu furado. Também, você quer saber como os buracos se formam em primeiro lugar, para que possamos eliminá-los. ”

    p Controlar o grau de ordenação em arranjos de nanopartículas tem sido difícil. O número de nanopartículas que um químico pode produzir em um pequeno volume é espantosamente grande.

    p “Podemos produzir rotineiramente 10 14 partículas em algumas gotas de solução. Isso é mais do que o número de estrelas na Via Láctea, ”Xiao-Min Lin, nanocientista de Argonne. “Encontrar as condições sob as quais as nanopartículas podem se automontar em uma estrutura de cristal com um baixo número de defeitos é um grande desafio.”

    p Como as nanopartículas são tão pequenas, não é fácil ver como a rede está ordenada durante o processo de automontagem. A microscopia eletrônica pode ver nanopartículas individuais, mas o campo de visão é muito pequeno para que os cientistas tenham uma “visão geral” de como é a ordenação na escala de comprimento macroscópica. Também não funciona para soluções úmidas.

    p "Com pedidos locais, não se pode presumir que a mesma ordem existe em toda a estrutura; é como ver um trecho de estrada e presumir que seja reto e bem construído até o fim, ”Disse Wang.

    p O mesmo grupo de pesquisadores da Argonne, junto com seus colaboradores da Universidade de Chicago, descobriu que, nas condições certas, nanopartículas podem flutuar em uma interface líquido-ar de uma gota de líquido secante e se tornarem auto-organizadas.

    p Isso permite que o processo de cristalização bidimensional ocorra em uma escala de tempo muito mais longa. “Você normalmente não espera que partículas metálicas flutuem. É como jogar pedras em um lago e esperar que elas flutuem na superfície, ”Disse Lin. “Mas no nanomundo, as coisas se comportam de maneira diferente. ”

    p Usando espalhamento de raios-X de alta resolução na Advanced Photon Source (APS), Jiang e os outros examinaram o processo de cristalização com detalhes sem precedentes conforme ele se forma em tempo real. Eles descobriram que as matrizes de nanopartículas formadas na interface líquido-ar podem entrar em um regime de uma fase altamente cristalina definida na teoria clássica do cristal bidimensional. Somente quando o solvente começa a escoar da superfície, os defeitos e a desordem começam a aparecer.

    p “Podemos sondar toda a amostra macroscópica e monitorar o que está acontecendo em tempo real, ”Disse Jiang. “Isso nos permite entender quais parâmetros são importantes para controlar o processo de automontagem.”

    p Com este nível de compreensão, os cientistas esperam que um dia dispositivos como o iPod Nano possam ser feitos de nanopartículas.

    p Um artigo sobre esta pesquisa foi publicado em Nano Letras .


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