p Partículas microscópicas estão sendo induzidas pelos engenheiros da Duke University a se montarem em estruturas cristalinas maiores pelo uso de concentrações variáveis ​​de partículas microscópicas e campos magnéticos. p Essas estruturas de cristal em nanoescala, que até agora era difícil e demorado de produzir usando as tecnologias atuais, podem ser usados ​​como componentes básicos para óptica avançada, armazenamento de dados e bioengenharia, disse a equipe de pesquisa.

p "Não apenas desenvolvemos a base teórica para esta nova técnica, mas demonstramos no laboratório que poderíamos criar mais de 20 estruturas programadas diferentes, "disse Benjamin Yellen, professor assistente de engenharia mecânica e ciência dos materiais na Escola de Engenharia Pratt de Duke e membro principal da equipe de pesquisa. Os resultados dos experimentos de Duke foram publicados online no jornal Nature Communications .

p "Apesar da promessa de criar novas classes de estruturas feitas pelo homem, os métodos atuais para criar essas estruturas minúsculas de maneira confiável e econômica continuam a ser um desafio assustador, "Yellen disse." Esta nova abordagem pode abrir caminhos para a fabricação de materiais complexos que não podem ser produzidos pelas técnicas atuais. "

p A pesquisa foi apoiada pelo Research Triangle Materials Research Science and Engineering Center, que é financiado pela National Science Foundation.

p O método tradicional para criar cristais feitos pelo homem é descrito como "de cima para baixo" por Yellen, o que significa que eles são moldados por litografia ou técnicas de moldagem, e não pode ser facilmente criado em três dimensões.

p "Nossa abordagem é muito mais 'ascendente, 'em que estamos começando no nível de um modelo' átomo 'e subindo, "Disse Yellen.

p Ao manipular a magnetização dentro de uma solução líquida, os pesquisadores da Duke persuadiram partículas magnéticas e não magnéticas a formar nanoestruturas intrincadas, como correntes, anéis e treliças.

p As nanoestruturas são formadas dentro de um líquido conhecido como ferrofluido, que é uma solução que consiste em suspensões de nanopartículas compostas por compostos que contêm ferro. Uma das propriedades únicas desses fluidos é que eles se tornam altamente magnetizados na presença de campos magnéticos externos. As partículas que são menos magnéticas do que o ferrofluido se comportam de forma semelhante às cargas negativas, enquanto as partículas mais magnéticas do que o ferrofluido agem como cargas positivas. As partículas opostas, portanto, atraem-se umas às outras para formar estruturas que se assemelham a cristais de sal.

p Uma vez que a magnetização do fluido e as concentrações das partículas controlam como as partículas são atraídas ou repelidas umas pelas outras, os pesquisadores foram capazes de controlar as formas e padrões de montagem. Ao "ajustar" adequadamente essas interações, as partículas magnéticas e não magnéticas se formam em torno umas das outras de maneira muito semelhante à forma de um floco de neve em torno de uma partícula de poeira microscópica.

p De acordo com Yellen, pesquisadores têm sido capazes de criar estruturas minúsculas feitas de um único tipo de partícula, mas a demonstração de estruturas sofisticadas montadas em soluções contendo vários tipos de partículas tem sido difícil de alcançar. A estrutura dessas nanoestruturas determina como elas podem ser usadas.

p Yellen prevê o uso dessas nanoestruturas em dispositivos ópticos avançados, como sensores, onde diferentes nanoestruturas podem ser projetadas para possuir propriedades ópticas personalizadas. Yellen também prevê que anéis compostos de partículas de metal podem ser usados ​​para projetos de antenas, e talvez como um dos principais componentes na construção de materiais que exibem "magnetismo óptico" artificial e permeabilidade magnética negativa.