p A miniaturização de objetos metálicos microscópicos enquanto aumenta sua resistência é fundamental para o desenvolvimento de dispositivos de alto desempenho que integram eletrônicos semelhantes a transistores com componentes mecânicos. Quando esses objetos consistem em pequenos cristais, ou grãos, como nanopilares policristalinos, seu comportamento mecânico é difícil de prever porque os grãos variam em tamanho e orientação. Pesquisadores do California Institute of Technology, EUA, e A * STAR Institute of High Performance Computing (IHPC), Cingapura, agora determinaram como a miniaturização e a estrutura granular intrínseca impactam a deformação de cilindros de platina ultrapequenos. p A equipe usou uma abordagem experimental e computacional combinada para superar a lacuna de conhecimento que impede a produção de dispositivos micro e nanoeletromecânicos confiáveis. O membro da equipe Zhaoxuan Wu do IHPC explica que essa abordagem permitiu reduzir o tamanho das amostras experimentais para dezenas de nanômetros. Também lhes permitiu realizar simulações atômicas em grande escala em nanoestruturas comparáveis, que forneceu um meio de vincular diretamente a estrutura e as propriedades mecânicas. "Isso raramente é alcançável em tais estudos, "ele observa.

p Os pesquisadores primeiro geraram um modelo depositando um filme de polímero em uma superfície de silício revestida de ouro e perfurando-o com orifícios cilíndricos de nanômetro a micrômetro. Próximo, eles sintetizaram as nanoestruturas de metal nesses buracos a partir de uma solução de precursor de platina. Dissolver o modelo então produziu nanopilares que exibiam grãos bem definidos de tamanhos e contornos de grãos semelhantes, ou interfaces.

p Experimentos de compressão nas nanoestruturas mostraram que os nanopilares mais finos permaneceram quase cilíndricos sob baixa pressão, mas enfraqueceram dramaticamente, e dobrado irreversivelmente, sob alta pressão. Em contraste, nanopilares mais largos exibiram uma deformação mais suave e falha retardada. Essa tendência de 'menor é mais fraco' é contrária ao destino observado para os monocristais metálicos:eles se tornam mais fortes com diâmetros menores. Wu e colegas de trabalho também descobriram que a redução do número de grãos no diâmetro de um nanopilar enfraquecia a estrutura.

p De acordo com seus resultados experimentais, as simulações numéricas dos pesquisadores revelaram que os nanopilares comprimidos sofreram deformação reversível e subsequente irreversível (ver imagem). Além disso, as simulações indicaram a origem dentro das nanoestruturas dos movimentos de deformação e deslocamento irreversíveis. Os nanopilares contêm uma alta densidade de contornos de grãos que promovem a formação de deslocamentos. Esses deslocamentos, através do qual um tipo específico de deformação se desenvolve, propagam-se por um grão inteiro ou de um grão a outro dentro dos núcleos. Perto da superfície nanopilar, os grãos deslizam facilmente uns contra os outros para criar etapas do tamanho de um átomo, reduzindo a resistência do material.

p "Estamos examinando ainda os efeitos de falhas microestruturais e oxidações no comportamento mecânico dos nanomateriais, "diz Wu.