p Núcleos de nanopartículas de ferro originalmente próximos a esféricos crescem em câmaras de pulverização catódica de magnetron cúbicas ou esferas. A pesquisa revelou um regime específico de temperatura e taxas de deposição levando a formas cúbicas termodinamicamente inesperadas de nanopartículas finais. Crédito:Panagiotis Grammatikopoulos
p A eficiência de muitas aplicações derivadas das ciências naturais depende dramaticamente de uma propriedade de tamanho finito das nanopartículas, a chamada relação superfície-volume. Quanto maior for a superfície das nanopartículas para o mesmo volume, as nanopartículas de forma mais eficiente podem interagir com a substância circundante. Contudo, O equilíbrio termodinâmico força as nanoestruturas a minimizar a superfície aberta impulsionada pelo princípio de minimização de energia. Este princípio básico prevê que a única forma das nanopartículas pode ser esférica ou quase esférica. p Natureza, Contudo, nem sempre segue os princípios simples. Uma colaboração intensiva entre a Universidade de Helsinque, Finlândia, e Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa, Japão, mostraram que, em algumas condições, as nanopartículas de ferro podem crescer em forma cúbica. Os cientistas também conseguiram revelar os mecanismos por trás disso.
p "Agora temos uma receita de como sintetizar formas cúbicas com alta relação superfície / volume que abre a porta para aplicações práticas", disse o Dr. Flyura Djurabekova da Universidade de Helsinque.
p No trabalho do pesquisador, experimento e teoria foram reunidos por meio de um novo modelo matemático, que dá uma receita sobre como selecionar as condições experimentais macroscópicas para alcançar a formação de nanopartículas da forma desejada.
p O trabalho computacional realizado no grupo de Djurabekova mostrou a importância dos processos cinéticos neste surpreendente fenômeno, a saber, a competição entre a difusão superficial e a taxa de deposição de átomos. As simulações mostraram como um núcleo originalmente esférico se transforma em um cubo perfeito.
p Os resultados foram publicados recentemente no jornal de fator de alto impacto
ACS Nano .