p Alguns dos avanços recentes na nanotecnologia dependem criticamente de como as nanopartículas se movem e se difundem em uma superfície ou em um fluido sob condições não ideais a extremas. Georgia Tech tem uma equipe de pesquisadores dedicados a avançar nessa fronteira. p Rigoberto Hernandez, professor da Escola de Química e Bioquímica, investiga essas relações estudando simulações tridimensionais de dinâmica de partículas em computadores de alto desempenho. Suas novas descobertas, que se concentram nos movimentos de uma sonda esférica entre agulhas estáticas, desembarcou na capa do The Journal of Physical Chemistry B .

p Hernandez e seu ex-Ph.D. aluna, Ashley Tucker, montou os espalhadores em forma de bastão em um dos dois estados durante suas simulações:desordenado (isotrópico) e ordenado (nemático). Quando os nanobastões foram desordenados, apontando em várias direções, Hernandez descobriu que uma partícula normalmente se difunde uniformemente em todas as direções. Quando cada haste aponta na mesma direção, a partícula, na média, difundido mais na mesma direção que as hastes do que contra a textura das hastes. Neste estado nemático, o movimento da sonda imitou a forma alongada dos espalhadores. A surpresa foi que as partículas às vezes se difundiam mais rapidamente no ambiente nemático do que no ambiente desordenado. Isso é, os canais deixados abertos entre os nanobastões ordenados não apenas direcionam as nanopartículas ao longo de uma direção, eles também permitem que eles aceleram.

p À medida que a densidade dos dispersores aumenta, os canais ficam cada vez mais lotados. A difusão de partículas através dessas montagens cada vez mais aglomeradas diminui drasticamente na simulação. No entanto, os pesquisadores descobriram que os dispersores nemáticos continuaram a acomodar uma difusão mais rápida do que os dispersores desordenados.

p "Essas simulações nos trazem um passo mais perto de criar um dispositivo nanorod que permite aos cientistas controlar o fluxo de nanopartículas, "disse Hernandez." As aplicações do céu azul de tais dispositivos incluem a criação de novos padrões de luz, fluxo de informações e outros gatilhos microscópicos. "

p Por exemplo, se os cientistas precisarem de uma sonda para difundir em uma direção específica a uma velocidade particular, eles podem fazer com que os nanobastões se movam em uma direção especificada. Quando eles precisam mudar a direção da partícula, os dispersores poderiam então ser acionados para se reorganizar em uma direção diferente. De fato, o gatilho pode ser a ausência de nanopartículas suficientes em uma determinada parte do dispositivo. O reordenamento subsequente dos nanobastões levaria então a um repovoamento de nanopartículas que estariam então disponíveis para executar uma ação desejada, como para estimular o fluxo de luz.

p "Embora este trabalho financiado pela NSF para entender melhor o movimento das partículas dentro de matrizes complexas em nanoescala seja muito fundamental, "Hernandez diz, "isso tem implicações significativas de longo prazo na fabricação de dispositivos e no desempenho em tais escalas. É divertido pensar nisso e fornece um ótimo treinamento para meus alunos."