p Um fenômeno surpreendente foi encontrado em nanopartículas de metal:elas aparecem, de fora, para serem gotículas líquidas, oscilando e mudando rapidamente de forma, enquanto seus interiores mantêm uma configuração de cristal perfeitamente estável. p A equipe de pesquisa por trás da descoberta, liderado pelo professor do MIT Ju Li, diz que o trabalho pode ter implicações importantes para o projeto de componentes em nanotecnologia, como contatos de metal para circuitos eletrônicos moleculares.

p Os resultados, publicado no jornal Materiais da Natureza , vêm de uma combinação de análise de laboratório e modelagem de computador, por uma equipe internacional que incluiu pesquisadores na China, Japão, e Pittsburgh, bem como no MIT.

p Os experimentos foram conduzidos em temperatura ambiente, com partículas de prata pura com menos de 10 nanômetros de diâmetro - menos de um milésimo da largura de um cabelo humano. Mas os resultados devem se aplicar a muitos metais diferentes, disse Li, autor sênior do artigo e Professor de Ciência e Engenharia Nuclear da BEA.

p A prata tem um ponto de fusão relativamente alto - 962 graus Celsius, ou 1763 graus Fahrenheit - portanto, a observação de qualquer comportamento semelhante ao líquido em suas nanopartículas foi "bastante inesperado, "Li diz. Indícios do novo fenômeno foram vistos em trabalhos anteriores com estanho, que tem um ponto de fusão muito mais baixo, ele diz.

p O uso de nanopartículas em aplicações que variam de eletrônicos a produtos farmacêuticos é uma área de pesquisa ativa; geralmente, Li diz, esses pesquisadores "querem formar formas, e eles querem que essas formas sejam estáveis, em muitos casos ao longo de um período de anos. "Portanto, a descoberta dessas deformações revela uma barreira potencialmente séria para muitas dessas aplicações:por exemplo, se nanoligamentos de ouro ou prata são usados ​​em circuitos eletrônicos, essas deformações podem fazer com que as conexões elétricas falhem rapidamente.

p Apenas superficialmente

p As imagens detalhadas dos pesquisadores com um microscópio eletrônico de transmissão e modelagem atomística revelaram que, embora o exterior das nanopartículas de metal pareça se mover como um líquido, apenas as camadas mais externas - um ou dois átomos de espessura - realmente se movem a qualquer momento. À medida que essas camadas externas de átomos se movem pela superfície e se redepositam em outro lugar, eles dão a impressão de um movimento muito maior, mas dentro de cada partícula, os átomos ficam perfeitamente alinhados, como tijolos em uma parede.

p “O interior é cristalino, então os únicos átomos móveis são as primeiras uma ou duas monocamadas, "Li diz." Todo lugar, exceto as duas primeiras camadas, é cristalino. "

p Por contraste, se as gotículas derreterem para o estado líquido, a ordem da estrutura do cristal seria totalmente eliminada - como uma parede caindo em uma pilha de tijolos.

p Tecnicamente, a deformação das partículas é pseudoelástica, o que significa que o material retorna à sua forma original após as tensões serem removidas - como uma bola de borracha comprimida - em oposição à plasticidade, como em um pedaço de barro deformável que mantém uma nova forma.

p O fenômeno da plasticidade por difusão interfacial foi proposto pela primeira vez por Robert L. Coble, professor de engenharia cerâmica no MIT, e é conhecido como "Coble creep". "O que vimos é apropriadamente chamado de pseudoelasticidade de Coble, "Li diz.

p Agora que o fenômeno foi compreendido, pesquisadores que trabalham em nanocircuitos ou outros nanodispositivos podem facilmente compensar isso, Li diz. Se as nanopartículas forem protegidas mesmo por uma fina camada de óxido, o comportamento líquido é quase completamente eliminado, tornando possíveis circuitos estáveis.

p Possíveis benefícios

p Por outro lado, para algumas aplicações, esse fenômeno pode ser útil:Por exemplo, em circuitos onde os contatos elétricos precisam resistir à reconfiguração rotacional, partículas projetadas para maximizar este efeito podem ser úteis, usando metais nobres ou uma atmosfera redutora, onde a formação de uma camada de óxido é desestabilizada, Li diz.

p A nova descoberta vai contra as expectativas - em parte, por causa de um relacionamento bem compreendido, na maioria dos materiais, em que a resistência mecânica aumenta à medida que o tamanho é reduzido.

p "Em geral, quanto menor o tamanho, quanto maior a força, "Li diz, mas "em tamanhos muito pequenos, um componente material pode ficar muito mais fraco. A transição de 'menor é mais forte' para 'menor é muito mais fraco' pode ser muito nítida. "

p Esse cruzamento, ele diz, ocorre a cerca de 10 nanômetros em temperatura ambiente - um tamanho que os fabricantes de microchip estão aproximando à medida que os circuitos encolhem. Quando esse limite é alcançado, Li diz, ele causa "uma queda muito abrupta" na força de um nanocomponente.

p As descobertas também podem ajudar a explicar uma série de resultados anômalos vistos em outras pesquisas sobre pequenas partículas, Li diz.