p Pesquisadores da North Carolina State University e da Brown University descobriram que fios em nanoescala (nanofios) feitos de materiais semicondutores comuns têm uma anelasticidade pronunciada - o que significa que os fios, quando dobrado, retorne lentamente à sua forma original em vez de voltar rapidamente. p “Todos os materiais têm algum grau de anelasticidade, mas geralmente é insignificante na escala macroscópica, "diz Yong Zhu, professor associado de engenharia mecânica e aeroespacial na NC State e autor correspondente de um artigo que descreve o trabalho. "Porque os nanofios são tão pequenos, a anelasticidade é significativa e facilmente observada - embora tenha sido uma surpresa total quando descobrimos a anelasticidade nos nanofios. ”A anelasticidade foi descoberta quando Zhu e seus alunos estavam estudando o comportamento de flambagem dos nanofios.

p "A anelasticidade é uma propriedade mecânica fundamental dos nanofios, e precisamos entender esse tipo de comportamento mecânico se quisermos incorporar nanofios em eletrônicos ou outros dispositivos, "diz Elizabeth Dickey, professor de ciência de materiais e engenharia na NC State e co-autor do artigo. Os nanofios são promissores para uso em uma variedade de aplicações, incluindo flexível, dispositivos eletrônicos extensíveis e vestíveis.

p Os pesquisadores trabalharam com óxido de zinco e nanofios de silício, e descobri que - quando dobrados - os nanofios retornariam mais de 80 por cento do caminho à sua forma original instantaneamente, mas retorne o resto do caminho (até 20 por cento) lentamente.

p "Em nanofios com aproximadamente 50 nanômetros de diâmetro, pode levar 20 ou 30 minutos para que recuperem os últimos 20 por cento de sua forma original, "diz Guangming Cheng, um Ph.D. estudante no laboratório de Zhu e o primeiro autor do artigo.

p O trabalho foi feito usando ferramentas desenvolvidas no grupo de Zhu que permitiram à equipe realizar experimentos em nanofios enquanto eles estavam em um microscópio eletrônico de varredura. A análise adicional foi feita usando um microscópio eletrônico de transmissão de varredura com correção de aberração de Titan na Instalação de Instrumentação Analítica do Estado de NC.

p Quando qualquer material é dobrado, as ligações entre os átomos são esticadas ou comprimidas para acomodar a curvatura, mas em materiais em nanoescala, há tempo para os átomos também se moverem, ou difuso, da área comprimida para a área esticada no material. Se você pensar no nanofio dobrado como um arco, os átomos estão se movendo de dentro para fora do arco. Quando a tensão no fio dobrado é liberada, os átomos que simplesmente se moveram para mais perto ou mais afastados voltam imediatamente; isso é o que chamamos de elasticidade. Mas os átomos que saíram da posição levam tempo para retornar aos seus locais originais. Esse lapso de tempo é uma característica da anelasticidade.

p "Este fenômeno é pronunciado em nanofios. Por exemplo, Os nanofios de óxido de zinco exibiram comportamento anelástico que é até quatro ordens de magnitude maior do que a maior anelasticidade observada em materiais a granel, com uma escala de tempo de recuperação da ordem de minutos, "diz Huajian Gao, professor da Brown University e co-autor correspondente do artigo. A modelagem detalhada pelo grupo de Gao indica que a pronunciada anelasticidade nos nanofios é porque é muito mais fácil para os átomos se moverem através de materiais em nanoescala do que através de materiais a granel. E os átomos não precisam viajar tanto. Além disso, os nanofios podem ser dobrados muito mais do que os fios mais grossos sem se deformarem ou quebrar permanentemente.

p "Um revisor comentou que esta é uma nova página importante no livro sobre mecânica das nanoestruturas, o que foi muito lisonjeiro de ouvir, "Diz Zhu. A equipe planeja explorar se essa anelasticidade pronunciada é comum em materiais e estruturas em nanoescala. Eles também querem avaliar como essa característica pode afetar outras propriedades, como condutividade elétrica e transporte térmico.

p O papel, "Grande Anelasticidade e Dissipação de Energia Associada em Nanofios monocristalinos, "é publicado online no jornal Nature Nanotechnology .