p Cientistas da Universidade Estadual de Iowa desenvolveram uma nova formulação que ajuda a explicar a automontagem de átomos em nanoclusters e a avançar na compreensão científica das nanotecnologias relacionadas. Sua pesquisa oferece um quadro teórico para explicar a relação entre a distribuição de "zonas de captura, "as regiões que circundam as" ilhas "em nanoescala formadas por deposição em superfícies, e o processo de nucleação ou formação subjacente. p A nanotecnologia envolve ciência e engenharia do tamanho de um nanômetro, ou um bilionésimo de um metro. Tem sido fundamental para o desenvolvimento de inovações, como painéis solares de película fina, baterias aprimoradas e sensores de baixo custo.

p A automontagem de átomos em nanoclusters é um assunto de interesse significativo para os nanotecnologistas porque oferece o potencial de criar sistemas nanoestruturados com magnético aprimorado, propriedades catalíticas e plasmônicas que têm muitas aplicações industriais.

p "Se você tem a capacidade de controlar esses processos de automontagem para direcionar a morfologia e o arranjo espacial dessas nanoestruturas, então você pode aprimorar as propriedades de seu interesse, "disse James W. Evans, professor de física na Iowa State University.

p Evans e sua equipe, que foram financiados pela National Science Foundation, detalhar sua abordagem esta semana em The Journal of Chemical Physics .

p Embora a comunidade da ciência física tenha considerado anteriormente a distribuição do tamanho das ilhas nucleadas durante a automontagem dos átomos depositados, a discussão mais recente centrou-se na distribuição das zonas de captura das ilhas. Evans e seus colaboradores se concentraram em elaborar uma base teórica para entender como pequenas zonas de captura se desenvolvem. Seu desenvolvimento tem implicações importantes para determinar o tamanho que uma ilha nucleada deve atingir para se tornar estável. Sua análise combina equações de taxas com elementos de geometria estocástica.

p Um dos vários insights significativos que emergiram de suas pesquisas foi a importância da localização espacial dos eventos de nucleação em relação às zonas de captura existentes e ilhas na formação de novos, zonas de captura menores.

p "Se você nuclear bem no meio de uma trinca de ilhas que estão muito mais próximas do que o normal, a zona de captura da nova ilha criada é muito menor do que o tamanho médio, "Disse Evans. Para enfatizar essa relação de como o tamanho das zonas de captura e sua distribuição resultante podem ser afetados pela nucleação, seu trabalho mostra a relação de como o tamanho das zonas de captura e sua distribuição resultante podem ser afetados pela nucleação.

p Evans e sua equipe incluíram um estudo teórico sobre a distribuição da zona de captura (CZD) de ilhas compactas, incluindo uma derivação de uma equação para a função de escala da distribuição da zona de captura. Além dos resultados teóricos, os autores incluíram resultados de simulação usando Kinetic Monte Carlo para confirmar as previsões da distribuição da ilha e do comportamento de escala, obtendo em geral boa concordância entre resultados teóricos e numéricos. As formulações de Evans e colaboradores destacam a importância de detalhes espaciais sutis do processo de nucleação, e especificamente de quantidades relacionadas, como as probabilidades de sobreposição intrínseca e distribuição de sobreposição fracionária. Essas quantidades receberam atenção limitada no passado, mas sua forma detalhada é importante, pois afeta a do CZD.

p Um dos desafios desta pesquisa é que ela se centra em um sistema longe do equilíbrio, que desafia muitos dos métodos analíticos convencionais utilizados por cientistas físicos.

p "O fato de este ser um sistema longe do equilíbrio significa que não existem ferramentas teóricas padrão que você pode aplicar para analisar o processo, "explicou Evans.

p Ainda, com simulações extensas que refletem experimentos de deposição normalmente conduzidos em câmaras de vácuo ultra-alto, Evans e sua equipe conseguiram desenvolver uma estrutura para explicar como as zonas de captura menores são geradas. Os cientistas esperam que seu trabalho estimule outros pesquisadores a examinar a questão das distribuições da área da zona de captura também, porque os insights coletivos gerados irão promover a compreensão da comunidade científica mais ampla sobre como os nanoaglomerados se agrupam.