p Químicos da Universidade da Califórnia, Riverside se desenvolveu minúsculo, varetas de tamanho em nanoescala de partículas de óxido de ferro no laboratório que respondem a um campo magnético externo de uma forma que poderia melhorar drasticamente como a informação visual é exibida no futuro. p Anteriormente, O laboratório de Yadong Yin mostrou que quando um campo magnético externo é aplicado a partículas de óxido de ferro em solução, a solução muda de cor em resposta à força e orientação do campo magnético. Agora, seu laboratório conseguiu aplicar um revestimento de sílica (dióxido de silício) às partículas de óxido de ferro para que, quando elas se juntam em solução, como esferas conectadas linearmente, eles acabam formando minúsculos bastonetes - ou "nanobastões" - que retêm permanentemente sua estrutura semelhante a um peapod.

p Quando um campo magnético externo é aplicado à solução de nanobastões, eles se alinham paralelos uns aos outros como um conjunto de pequenas lanternas viradas em uma direção, e exibir uma cor brilhante.

p "Nós essencialmente desenvolvemos materiais fotônicos sintonizáveis ​​cujas propriedades podem ser manipuladas mudando sua orientação com campos externos, "disse Yin, um professor assistente de química. "Esses nanobastões com periodicidade interna configurável representam as menores estruturas fotônicas possíveis que podem efetivamente difratar a luz visível. Este trabalho abre o caminho para a fabricação de estruturas fotônicas responsivas magneticamente com dimensões significativamente reduzidas para que a manipulação de cores com resolução mais alta possa ser realizada."

p As aplicações da tecnologia incluem a formação de padrões de alta definição, cartazes, As fotos, monitores coloridos com eficiência energética, e dispositivos como sinais de trânsito que usam rotineiramente um conjunto de cores. Outras aplicações são em detecção bio e química, bem como em rotulagem e imagem biomédica. Telas coloridas que atualmente não podem ser vistas facilmente à luz do sol - por exemplo, uma tela de laptop - será vista com mais clareza e brilho em dispositivos que utilizam a tecnologia nanorod, uma vez que as hastes simplesmente difratam uma cor da luz visível incidente sobre elas.

p Os resultados do estudo aparecem online hoje (14 de março) em Angewandte Chemie . A pesquisa será destacada na contracapa de uma próxima edição impressa.

p No laboratório, Yin e seus alunos de pós-graduação Yongxing Hu e Le He cobriram inicialmente as moléculas de óxido de ferro magnético com uma fina camada de sílica. Em seguida, eles aplicaram um campo magnético para montar as partículas em cadeias. Próximo, eles revestiram as cadeias com uma camada adicional de sílica para permitir que uma casca de sílica se formasse ao redor e estabilizasse a estrutura da cadeia.

p De acordo com os pesquisadores, o tempo de exposição ao campo magnético é criticamente importante para o sucesso da formação da cadeia porque permite o ajuste fino do espaçamento "interpartículas" - a distância entre quaisquer duas partículas - dentro das cadeias fotônicas. Eles relatam que o encadeamento das partículas magnéticas precisa ser induzido por uma breve exposição a campos externos durante o processo de revestimento de sílica para que as partículas permaneçam temporariamente conectadas, permitindo a deposição adicional de sílica para, então, fixar as correntes em hastes ou fios mecanicamente robustos.

p Eles também relatam no artigo de pesquisa que o espaçamento entre as partículas dentro das cadeias em uma amostra pode ser ajustado ajustando o tempo de exposição ao campo magnético; o comprimento das cadeias individuais, que não afeta a cor exibida, pode ser controlado alterando a duração da exposição ao campo magnético.

p "Os nanobastões fotônicos que desenvolvemos dispersam-se aleatoriamente em solução na ausência de um campo magnético, mas se alinham e mostram a cor de difração instantaneamente quando um campo externo é aplicado, "Yin disse." É o arranjo periódico das partículas de óxido de ferro que efetivamente difrata a luz visível e exibe cores brilhantes. "

p Ele explicou que todos os bastonetes fotônicos unidimensionais dentro de uma amostra mostram uma única cor porque as partículas se organizam com periodicidade uniforme - isto é, o espaçamento entre as partículas dentro de todas as cadeias é o mesmo, independentemente do comprimento das cadeias individuais. Avançar, as cadeias fotônicas permanecem separadas umas das outras em campos magnéticos devido à força repulsiva magnética que atua perpendicularmente à direção do campo magnético.

p Os pesquisadores observam que uma maneira simples e conveniente de alterar a periodicidade nas hastes é usar aglomerados de óxido de ferro de tamanhos diferentes. Esse, eles discutem, tornaria possível a produção de bastonetes fotônicos com comprimentos de onda de difração em uma ampla faixa de espectro do ultravioleta próximo ao infravermelho próximo.

p "Uma grande vantagem da nova tecnologia é que quase não requer energia para alterar a orientação dos nanobastões e obter brilho ou uma cor, "Yin disse." Uma desvantagem atual, Contudo, é que o espaçamento entre as partículas dentro das cadeias fica fixo uma vez que o revestimento de sílica é aplicado, permitindo nenhuma flexibilidade e apenas uma cor a ser exibida. "

p Seu laboratório está trabalhando agora para conseguir biestabilidade para os nanobastões. Se o laboratório for bem-sucedido, os nanobastões seriam capazes de difratar duas cores, um por vez.

p "Isso permitiria que o mesmo dispositivo ou pixel exibisse uma cor por um tempo e uma cor diferente depois, "disse Yin, um Cottrell Scholar.