Um especialista em nanomateriais da Swansea University tem observado como pequenas partículas de ouro sobrevivem quando submetidas a temperaturas muito altas.

A pesquisa é importante para o setor de engenharia para algumas aplicações potenciais da nanotecnologia, por exemplo, em catálise e aeroespacial, onde partículas de dimensões apenas nanométricas estão sujeitas a temperaturas muito altas.

Os resultados do estudo, que foi uma colaboração de 3 vias entre Birmingham, Swansea e da Universidade de Gênova, foi publicado esta semana no jornal Nature Communications . O estudo mostrou que nanopartículas de ouro de tamanho precisamente selecionado (561 átomos ± 14) são notavelmente robustas contra difusão e agregação, mas seus arranjos atômicos internos mudam.

Os pesquisadores usaram um ultraestável, estágio de temperatura variável em um microscópio eletrônico de transmissão de varredura com correção de aberração para submeter uma matriz de nanopartículas de ouro (ou clusters) de tamanho selecionado a temperaturas de até 500 ° C, enquanto as imagina com resolução atômica. As partículas foram depositadas de uma fonte de nanopartículas em filmes finos de nitreto de silício ou carbono.

As duas arquiteturas alternativas dos nanoclusters de ouro contendo 561 átomos

Os experimentos mostraram que a ligação das nanopartículas de ouro à superfície, em defeitos pontuais, provou ser suficientemente forte para consertá-los, mesmo no topo da faixa de temperatura. Mas as estruturas atômicas dos aglomerados flutuaram sob o tratamento térmico, alternando para frente e para trás entre duas configurações de átomo principais ("isômeros"):estas eram uma estrutura cúbica centrada na face, semelhante a um pequeno pedaço de ouro a granel, e um arranjo decaédrico com uma simetria proibida em um cristal estendido. Os pesquisadores foram até mesmo capazes de medir a pequena diferença de energia (apenas 40 meV) entre essas duas arquiteturas atômicas diferentes.

Professor Richard Palmer, chefe do Laboratório de Nanomateriais na Faculdade de Engenharia da Universidade de Swansea, comentou:"Esses experimentos avançados nos permitiram fazer uma nova medição para nanopartículas depositadas em uma superfície - a diferença de energia entre dois arranjos atômicos concorrentes. É algo que deixa as pessoas que usam computadores para calcular as propriedades dos nanomateriais particularmente entusiasmadas, uma espécie de ponto de referência, se quiser. E as imagens mostram que nossas pequenas nanopartículas são criaturas realmente bastante resistentes, o que é um bom presságio para suas aplicações na fabricação industrial futura. "

A pesquisa do Swansea Lab está focada na ampliação da produção dessas nanopartículas em 10 milhões de vezes ao nível de gramas, e além. Como diz o Prof Palmer:"Precisamos de coisas muito pequenas em números muito grandes para realizar o verdadeiro potencial da nanotecnologia".