p Um novo estudo de pesquisa do Instituto de Estrutura Eletrônica e Lasers (IESL) da Fundação para Pesquisa e Tecnologia-Hellas (FORTH) descobriu que cristais minúsculos, muitos milhares de vezes menor do que uma partícula de poeira, quando eles estão vestidos com o tipo certo de imperfeições, ajustar suas propriedades eletrônicas para converter favoravelmente a energia em calor, um atributo importante para o uso potencial em materiais inteligentes para energia, saúde, sensores etc. O artigo relacionado, co-autoria de pesquisadores do IESL, é intitulado "Estrutura local não cúbica impulsionada por vacância e adaptação de anisotropia magnética em Fe _x O-Fe _3-δ O ₄ Nanocristais, "e foi publicado recentemente na principal revista científica Revisão Física X . p Ao longo destas linhas, e em particular na batalha para lutar contra o câncer, os pesquisadores estão desenvolvendo ativamente estratégias sofisticadas para destruir tumores, aumentando sua temperatura. Em uma dessas abordagens, cristais em nanoescala (ou seja, partículas minúsculas cem mil vezes menores do que a espessura de um cabelo humano, chamados de "nanocristais") injetados no tecido canceroso e aquecidos por estímulos externos (por exemplo, um campo magnético) oferecem um novo, solução terapêutica minimamente invasiva que também pode ajudar a reduzir a toxicidade dos tratamentos anticâncer.

p A equipe do FORTH-IESL surgiu com o novo conceito de que as propriedades físicas necessárias podem surgir da quebra de simetrias, como pela introdução de vagas (ou seja, sítios atômicos vazios), em vez de ter cristais com arranjos atômicos perfeitamente ordenados.

p A funcionalidade do estado de tal sistema é refletida no desempenho aprimorado quando o aquecimento mediado magneticamente (aumento da temperatura local além dos limites fisiológicos, conhecido como "hipertermia") é perseguido com partículas cristalinas em nanoescala. A ideia segue o Princípio de Pierre Curie (1894), raciocínio sobre os mistérios da quebra de simetria que influenciam fenômenos de amplo alcance nas ciências naturais contemporâneas (c.f. da piezoeletricidade e teoria quântica de campo ao dobramento de proteínas).

p Para conduzir com sucesso esta pesquisa crítica, Dr. Alexandros Lappas, um físico químico e diretor de pesquisa do IESL, coordenou uma colaboração interdisciplinar que reuniu teoria e modelagem do INN-Demokritos (Grécia), caracterizações magnéticas de CNR-SPIN &UNINA (Itália), pesquisa científica com fótons do CMPMSD-BNL (EUA), e análise de materiais em nanoescala de LCN (UK) com o objetivo de explorar a relação de defeitos estruturais no tamanho e forma de nanocristais coloidais de óxido de ferro, e determinar como estes se acoplam a propriedades magnéticas relevantes para a nanobiotecnologia.

p A chave para descobrir as presentes descobertas foi o uso de ultra-brilhante, partículas de luz de alta energia (fótons) oferecidas em uma instalação síncrotron (NSLS-II, BNL, NÓS.). Sendo centenas de milhões de vezes mais brilhante do que as fontes convencionais de imagens de raios-X médicos, o extremo poder de resolução de tais feixes de luz, quando espalhado de uma amostra, ajudou a identificar que os átomos de metal retirados da estrutura do cristal durante um processo redox, criar locais vazios (ou seja, imperfeições) que são correlacionados entre si por meio de distorções locais.

p "A quebra de simetria local emergente devido a defeitos, muda a anisotropia magnética do nanocristal na direção favorável. As vagas atuam como centros de fixação que fomentam a competição entre os ímãs elementares (spins) de que são compostas, com efeito, impedindo a reversão coerente e o relaxamento fácil dos spins. Isso permite um aumento notável de dez vezes no desempenho termo-responsivo do nanomaterial, em comparação com o obtido por entidades sem defeitos. A liberação de energia dos spins pode se assemelhar à de um objeto se difundindo através de um meio viscoso, onde quanto maior a densidade do fluido, mais eficientemente ele desacelera e sua energia cinética é convertida em calor, "explica Alexandros Lappas, líder de grupo no Laboratório de Materiais Quânticos e Magnetismo do FORTH-IESL.

p A investigação sugere as implicações mais amplas do controle de defeitos em escala atômica como um parâmetro de design que favorece as propriedades anisotrópicas para nanomateriais otimizados, com funcionalidades diagnósticas e terapêuticas simultâneas, por exemplo., processos celulares termorresponsivos guiados por imagem magnética, procurado no campo da teranóstica.