p Panagiotis Grammatikopoulos nas Nanopartículas OIST por Unidade de Design simula as interações de partículas que são muito pequenas para serem vistas, e muito complicado de visualizar. Para estudar o comportamento das partículas, ele usa uma técnica chamada dinâmica molecular. Isso significa que a cada trilionésimo de segundo, ele calcula a localização de cada átomo individual na partícula com base em onde ele está e quais forças se aplicam. Ele usa um programa de computador para fazer os cálculos, e então anima o movimento dos átomos usando um software de visualização. A animação resultante ilumina o que acontece, átomo por átomo, quando duas nanopartículas colidem. p Grammatikopoulos chama isso de experimento virtual. Ele sabe como são os átomos em suas nanopartículas iniciais. Ele sabe que seu movimento segue as leis da física newtoniana. Seus colegas viram a aparência das partículas resultantes após experimentos de colisão. Assim que sua simulação for concluída, Grammatikopoulos compara seus produtos finais com seus colegas para verificar sua precisão.

p Grammatikopoulos simulou mais recentemente como as nanopartículas de paládio interagem, publicado em Relatórios Científicos em 22 de julho, 2014. O paládio é um catalisador caro, mas altamente eficiente, que reduz a energia necessária para iniciar muitas reações químicas. Os pesquisadores podem tornar o paládio ainda mais eficiente projetando nanopartículas de paládio, que usam a mesma massa de paládio em peças menores, aumentando a área de superfície. Quanto mais área de superfície um catalisador tiver, quanto mais eficaz for, porque existem locais mais ativos onde os elementos podem se encontrar e as reações podem ocorrer.

p Contudo, encolher um material para apenas alguns nanômetros pode alterar algumas das propriedades desse material. Por exemplo, todas as nanopartículas derretem em temperaturas mais baixas do que normalmente, o que muda o que acontece quando duas partículas colidem. Normalmente, duas partículas colidem e liberam uma pequena quantidade de calor, mas as partículas permanecem mais ou menos as mesmas. Mas quando duas nanopartículas colidem, às vezes, o calor liberado derrete a superfície das duas partículas, e eles se fundem.

p Grammatikopoulos simulou nanopartículas de paládio colidindo e se fundindo em diferentes temperaturas. Ele determinou que cada vez que as partículas se fundiam, seus átomos começariam a se cristalizar em linhas e planos ordenados. Em temperaturas mais altas, as partículas se fundem em uma estrutura homogênea. Em temperaturas mais baixas, os produtos parecem bonecos de neve clássicos, com algumas partes que se cristalizaram com orientações diferentes.

p "A simulação dá a você uma compreensão dos processos físicos, "disse Grammatikopoulos. Antes de sua pesquisa, Grammatikopoulos não conseguiu explicar por que todas as nanopartículas de paládio que seu laboratório criou tinham uma estrutura cristalina. Além disso, ele notou que muitas nanopartículas de paládio desenvolveram saliências, dando às partículas uma forma irregular. "Uma vez que as saliências se projetam, eles se ligam mais facilmente a outras moléculas, "Grammatikopoulos explicou." Ainda não tenho certeza se é benéfico, mas está definitivamente afetando as propriedades catalíticas. "

p Este estudo estabelece algumas regras básicas e explica certas propriedades das nanopartículas de paládio. Compreender essas propriedades pode ajudar a projetar outras nanopartículas de outros materiais que rivalizariam com a capacidade do paládio como catalisador. O paládio desempenha um papel em milhares de reações importantes, desde a fabricação de drogas até a criação de novos biocombustíveis. Por exemplo, A Unidade de Nanopartículas por Projeto do Prof. Mukhles Sowwan e a Unidade de Sistemas Biológicos do Prof. Igor Goryanin no OIST estão trabalhando com reações catalisadas por paládio para melhorar a eficiência das células a combustível microbianas. Melhores nanopartículas de paládio impulsionarão essa pesquisa.

p "Precisamos entender a ciência básica, "explicou Sowwan, quem é o conselheiro de Grammatikopoulos. Sowwan diz que o campo da nanociência está apenas começando a se mover para a aplicação da pesquisa, porque ainda há muito a aprender sobre as propriedades das nanopartículas. "Se você construir algo sem entender o básico, "Sowwan disse, "você não será capaz de explicar os resultados."