Para que os nanomateriais de metal cumpram sua promessa de energia e eletrônica, eles precisam se adaptar - literalmente.

Para fornecer propriedades mecânicas e elétricas confiáveis, nanomateriais devem ter consistência, formas e superfícies previsíveis, bem como técnicas de produção escalonáveis. Os engenheiros da UC Riverside estão resolvendo esse problema vaporizando metais dentro de um campo magnético para direcionar a remontagem de átomos de metal em formas previsíveis. A pesquisa é publicada no Journal of Physical Chemistry Letters .

Nanomateriais, que são feitos de partículas medindo 1-100 nanômetros, são normalmente criados dentro de uma matriz líquida, que é caro para aplicações de produção em massa, e em muitos casos não pode fazer metais puros, como alumínio ou magnésio. Técnicas de produção mais econômicas geralmente envolvem abordagens de fase de vapor para criar uma nuvem de partículas que se condensam do vapor. Estes sofrem de falta de controle.

Reza Abbaschian, um distinto professor de engenharia mecânica; e Michael Zachariah, um distinto professor de engenharia química e ambiental na Faculdade de Engenharia Marlan e Rosemary Bourns da UC Riverside; juntou forças para criar nanomateriais de ferro, cobre, e níquel em fase gasosa. Eles colocaram metal sólido dentro de uma poderosa bobina de levitação eletromagnética para aquecer o metal além de seu ponto de fusão, vaporizando-o. As gotículas de metal levitavam no gás dentro da bobina e se moviam em direções determinadas por suas reações inerentes às forças magnéticas. Quando as gotas aderiram, eles o fizeram de uma forma ordenada que os pesquisadores aprenderam que podiam prever com base no tipo de metal e como e onde eles aplicaram os campos magnéticos.

Nanopartículas de ferro e níquel formaram agregados semelhantes a fios, enquanto as nanopartículas de cobre formaram aglomerados globulares. Quando depositado em um filme de carbono, os agregados de ferro e níquel deram ao filme uma superfície porosa, enquanto os agregados de carbono deram-lhe uma forma mais compacta, superfície sólida. As qualidades dos materiais no filme de carbono refletiram em maior escala as propriedades de cada tipo de nanopartícula.

Como o campo pode ser considerado um "complemento, "esta abordagem pode ser aplicada a qualquer fonte de geração de nanopartículas de fase de vapor onde a estrutura é importante, tais como enchimentos usados ​​em compostos de polímero para blindagem magnética, ou para melhorar as propriedades elétricas ou mecânicas.

"Esta abordagem 'direcionada ao campo' permite manipular o processo de montagem e mudar a arquitetura das partículas resultantes de objetos de alta dimensão fractal para estruturas semelhantes a cordas de dimensão inferior. A intensidade do campo pode ser usada para manipular a extensão deste arranjo, "Zachariah disse.