p Cientistas do Laboratório de Pesquisa Naval dos EUA (NRL) criaram uma combinação inteligente de materiais - quando usados ​​durante o processo de crescimento de película fina - para revelar a deposição da camada atômica da partícula, ou p-ALD, deposita uma camada uniforme de nanômetros de espessura nas partículas do núcleo, independentemente do tamanho do núcleo, uma descoberta com impactos significativos para muitas aplicações, uma vez que a maioria das técnicas de produção de pó em grande escala formam lotes de pó que são compostos de uma variedade de tamanhos de partículas. p "A deposição da camada atômica de partículas é destacada como uma tecnologia que pode criar novas e excitantes partículas de núcleo / casca de designer para serem usadas como blocos de construção para a próxima geração de nanocompósitos multifuncionais complexos, "disse o Dr. Boris Feygelson, engenheiro de pesquisa, Divisão de Ciência e Tecnologia de Eletrônicos da NRL. "Nosso trabalho é importante porque a espessura da casca é frequentemente um parâmetro crucial em aplicações onde os materiais da casca podem ser usados ​​para melhorar o desempenho de materiais futuros."

p A deposição de camada atômica é uma técnica de crescimento de película fina baseada em deposição de vapor químico camada por camada, amplamente utilizada na indústria eletrônica para depositar películas de nanômetros de materiais dielétricos em dispositivos. Combinado com outras técnicas de deposição e máscara de sombra, ALD é parte integrante da fabricação de chips eletrônicos e dispositivos. O mesmo processo de fase gasosa pode ser aplicado em um reator de leito de pó rotativo ou fluidizante para fazer crescer filmes com nanômetros de espessura que são altamente conformados e uniformemente espessos em partículas individuais.

p Pesquisa anterior sobre p-ALD, patenteado por ALD NanoSolutions, Inc., mostrou que o crescimento de cada camada durante o processo de deposição varia com o tamanho da partícula, com a suposição subjacente de que partículas maiores sempre terão menos crescimento. Para observar este fenômeno de crescimento, a equipe da NRL cultivou alumina em partículas de tungstênio de tamanho nano e mícron e mediu a espessura da casca em um microscópio eletrônico de transmissão. Por causa da enorme diferença de massa / densidade dos dois materiais, este emparelhamento fornece contraste máximo no microscópio eletrônico e o delineamento era facilmente distinguível entre o núcleo da partícula e a casca.

p Em sua pesquisa, os cientistas criaram pós de núcleo e camada consistindo de um núcleo de partícula de tungstênio e uma camada fina de alumina que foram sintetizados usando a deposição de camada atômica em um reator rotativo. A deposição da camada atômica padrão de trimetilalumínio e água foi realizada em vários lotes de pó com diferentes tamanhos médios de partícula.

p "Surpreendentemente, descobrimos que o crescimento por ciclo do filme de alumina em uma partícula individual em um lote mostrou ser independente do tamanho de uma partícula individual, e portanto, um lote de pó - que consiste em tamanhos de partículas que abrangem ordens de magnitude - tem espessura de casca constante em todas as partículas. Este resultado perturba o entendimento atual de ALD em partículas, "disse o Dr. Kedar Manandhar, ASEE pós-doutorado, NRL Electronics Science and Technology Division e principal autor do artigo de pesquisa.

p O trabalho, publicado recentemente no Journal of Vacuum Science and Technology A , sugere que a água, um reagente no processo ALD, é a razão para a mesma taxa de crescimento em diferentes partículas. Esta uniformidade de espessura em diferentes tamanhos de partícula em um determinado lote é determinada como sendo devido à dificuldade de remover moléculas de água residual do pó durante o ciclo de purga do processo de deposição de camada atômica (ALD). "A água é muito pegajosa e é muito difícil remover a última camada única das superfícies, "Feygelson diz." E quando você tem uma cama de pó caindo, a água fica presa entre as partículas e resulta em um crescimento consistente da casca no pó que se espalha.

p Os aplicativos para esta pesquisa demonstram implicações para o uso em materiais como tintas resistentes à abrasão, catalisador de alta área de superfície, barreiras de tunelamento de elétrons, adsorção ultravioleta ou captura em filtros solares ou células solares e mesmo além, quando nanopartículas de núcleo-casca são usadas como blocos de construção para fazer novos sólidos nanoestruturados artificiais com propriedades sem precedentes.