As propriedades magnéticas exclusivas dos nanofios de fosfeto de cobalto os mantêm em boa posição como futuros componentes de dispositivos de alto desempenho. Ao contrário dos materiais a granel, esses cristais alongados ultrapequenos consistem em estruturas de domínio único responsáveis ​​por seu superparamagnetismo - um magnetismo induzido pela temperatura que surge em um campo magnético. Para manter e explorar totalmente este comportamento, os cientistas devem gerar materiais compostos de blocos de construção precisamente posicionados e orientados. Essas superestruturas agora estão disponíveis, graças ao desenvolvimento de um método que usa mudanças de temperatura para alinhar nanofios individuais. Ming-Yong Han, do Instituto A * STAR de Pesquisa e Engenharia de Materiais, Sinapore, liderou a pesquisa.

As abordagens atuais de automontagem de nanocristais envolvem o depósito de uma suspensão de cristal em uma superfície sólida, e então evaporando lentamente o solvente. Teoricamente, a evaporação aumenta as forças de atração relativamente fracas que existem entre os nanocristais, forçando-os a se alinhar. Contudo, altos graus de alinhamento de estruturas anisotrópicas - aquelas que exibem propriedades físicas dependentes da direção - permanecem difíceis de alcançar.

"Pegamos um caminho distinto da abordagem de evaporação lenta, "diz Han. A estratégia de sua equipe seguiu princípios semelhantes aos usados ​​na síntese química. Primeiro, eles reagiram um derivado de cobalto com o precursor de fosfeto trioctilfosfina (TOP) em alta temperatura. Isso produziu nanofios com revestimento TOP. Próximo, eles armazenaram a solução na qual os nanofios se formaram em várias temperaturas. Este armazenamento, ou 'envelhecimento', temperaturas produzidas maiores, superestruturas bem definidas com diferentes alinhamentos.

Lavar os nanofios sem a última etapa resultou em arranjos aleatórios ou pequenas montagens. Após resfriar e envelhecer a mistura de reação em temperatura ambiente por duas horas, a equipe observou superestruturas compostas por quase um milhão de nanofios verticalmente. Neste arranjo, cada nanofio foi cercado por seis outros em um padrão de favo de mel. Quando resfriado à temperatura ambiente e, em seguida, refrigerado, a mistura de reação produziu folhas estendidas de nanofios alinhados lado a lado horizontalmente.

As superestruturas resistiram a qualquer alta temperatura, ultrassom, ou tratamento com solvente orgânico, indicativo de fortes forças coesivas entre os nanofios. Outras investigações revelaram que, durante a automontagem, as moléculas TOP são continuamente adsorvidas e dessorvidas dos nanofios, trazendo-os em contato próximo. Isso causou a formação de ligações químicas irreversíveis entre os nanocristais, facilitando e melhorando seu alinhamento.

A equipe está atualmente testando o desempenho das superestruturas em comparação com os nanofios orientados aleatoriamente para explorar seu uso potencial como sensores ou componentes elétricos chamados indutores. "Também estamos tentando estender essa metodologia para a automontagem de outros sistemas, com a esperança de estabelecer um método mais universal para alinhar nanocristais anisotrópicos, "acrescenta Han.