p Cientistas de materiais que trabalham com componentes nanométricos desenvolveram maneiras de trabalhar com seus materiais cada vez menores. Mas e se você pudesse fazer com que seus componentes se montassem em estruturas diferentes sem realmente manipulá-los? p Verner Håkonsen trabalha com cubos tão pequenos que quase cinco bilhões deles caberiam na cabeça de um alfinete.

p Ele cozinha os cubos no NTNU NanoLab, em um frasco de vidro de aparência estranha com três gargalos na parte superior usando uma mistura de produtos químicos e sabão especial.

p E quando ele expõe esses cubos invisíveis a um campo magnético, eles realizam uma façanha mágica:eles se montam em qualquer forma que ele quiser.

p "É como construir uma casa, exceto que você não precisa construí-lo, ", diz ele. A força magnética junto com outras forças fazem com que" a casa se construa - todos os blocos de construção se montam perfeitamente nas condições certas. "

p Embora os pesquisadores já tenham conseguido fazer com que as nanopartículas se montassem de maneiras diferentes, Håkonsen e seus colegas são os primeiros a mostrar como o magnetismo pode ser importante no que diz respeito às propriedades mecânicas de certas estruturas de nanopartículas. Os pesquisadores chamaram suas criações de nanocubos minúsculos de superestruturas ou supercristais porque os nanocubos são organizados em um padrão ordenado, como átomos em um cristal. "Os supercristais são particularmente interessantes porque mostram propriedades aprimoradas em comparação com uma única nanopartícula ou com um material a granel, "Håkonsen disse.

p A grande descoberta é que, quando os cubos magnéticos se auto-montam no que os pesquisadores chamam de supercristal - em formas como linhas, hastes ou hélices, por exemplo - a energia coesiva entre as partículas no supercristal pode aumentar em até 45% por causa das interações magnéticas entre os cubos.

p "Isso significa que a energia que mantém tudo unido aumenta em até 45 por cento, " ele disse.

p A força dos supercristais em combinação com suas propriedades magnéticas aprimoradas será a chave para o desenvolvimento de usos futuros, que pode abranger tudo, desde aplicações para a indústria automotiva até tecnologia da informação. A pesquisa de Håkonsen acaba de ser publicada na revista Materiais Funcionais Avançados .

p Quando as coisas ficam pequenas, a física fica estranha

p Um princípio central da pesquisa de nanopartículas é que quanto menores as partículas, o estranho seu comportamento.

p Isso porque à medida que o tamanho diminui, a área da superfície da partícula representa uma porcentagem muito maior do volume total da estrutura do que nas partículas que não são nanométricas.

p "Como resultado, quanto menores forem as nanopartículas, quanto mais instáveis ​​eles podem ser, "Håkonsen disse. Isso é o que é conhecido como o" efeito do tamanho "em nanociência, e é um dos aspectos fundamentais da nanotecnologia, pois as coisas ficam menores do que 100 nm.

p "Você pode até ter partículas que mudam espontaneamente entre diferentes estruturas de cristal, por causa de seu tamanho pequeno, "Ele explicou." As partículas derretem parcialmente. "

p O efeito do tamanho também afeta outras propriedades em pequenas nanopartículas, como propriedades magnéticas, onde o campo magnético da partícula pode começar a pular por si mesmo em diferentes direções.

p O tamanho ainda importa

p Em outras palavras, embora o magnetismo pudesse tornar fortes as nanoestruturas auto-montadas dos pesquisadores, o efeito de tamanho ainda desempenhou um papel. Quando os supercristais eram super pequenos, as estruturas eram mais fracas do que suas contrapartes maiores.

p "O que isso significa é que você tem um efeito de tamanho quando se trata de estabilidade mecânica também em supercristais - um" efeito de super tamanho "- mas também sugere que há efeitos de tamanho para outras propriedades do supercristal, "Håkonsen disse." O que também é notável é que este efeito do tamanho supera além da nanoescala, e até a microescala. "

p Em vez de representar um problema, Contudo, neste caso, saber que o efeito do tamanho afetará os supercristais pode permitir aos pesquisadores controlar - ou ajustar - como as estruturas se comportam por meio de uma variedade de fatores diferentes.

p "Isso pode abrir um novo campo, ajuste controlado por tamanho, "Håkonsen disse." Pode ser possível controlar as características dos supercristais, não apenas pela forma como as próprias partículas são feitas, mas pela forma e tamanho do supercristal e pelo número de partículas nele. "

p Cubos de magnetita

p A pesquisa de Håkonsen no Laboratório Nanomecânico NTNU depende de nanocubos que ele mesmo fabrica a partir de magnetita, é por isso que eles se montam em resposta a um campo magnético.

p Essencialmente, ele faz uma molécula que depois aquece em um solvente que contém uma substância semelhante a um sabão chamada surfactante. O surfactante evita que os nanocubos fiquem muito grandes e também pode controlar a forma da nanopartícula. Desta maneira, Håkonsen e sua equipe podem fazer cubos e esferas, entre outras formas.

p Os colaboradores de Håkonsen são provenientes de várias disciplinas, incluindo físicos, cientistas mecânicos e de materiais e especialistas em computação, e vêm da Universidade de Sydney e UCLM (Universidad de Castilla-La Mancha), além de NTNU. Os pesquisadores optaram por usar cubos para o seu estudo porque tem havido menos pesquisas sobre cubos do que esferas, e os cubos também são os mais propensos a fornecer a estrutura mais forte, ele disse.

p "Esta é uma pesquisa fundamental. Nossa motivação tem sido investigar como o magnetismo afeta as propriedades mecânicas dos supercristais, "disse ele." É importante porque temos todas essas aplicações potenciais, mas para percebê-los, também precisamos de supercristais mecanicamente estáveis. "

p Håkonsen disse que ele e seus colaboradores estão continuando suas pesquisas para aprender mais sobre como o magnetismo pode ser usado para ajustar as propriedades mecânicas em supercristais magnéticos.