p Pesquisadores da ETH conseguiram produzir nanocristais feitos de dois metais diferentes usando um processo de amalgamação pelo qual um metal líquido penetra em um sólido. Esta técnica nova e surpreendentemente intuitiva torna possível produzir uma vasta gama de nanocristais intermetálicos com propriedades personalizadas para diversas aplicações. p Os nanocristais são esferas de tamanho nanométrico consistindo em átomos regularmente arranjados. Devido às suas propriedades vantajosas, eles estão em ascensão em várias tecnologias. Nanocristais semicondutores, por exemplo, são usados ​​em telas de televisão de nova geração. Mais recentemente, os chamados nanocristais intermetálicos, em que dois metais diferentes se combinam para formar uma estrutura de cristal, fizeram seu nome ao prometer aplicativos aprimorados e exclusivos. Essas aplicações variam de catálise a armazenamento de dados e medicamentos.

p Em teoria, existem dezenas de milhares de combinações possíveis de metais que poderiam constituir esses nanocristais, com um número correspondentemente grande de diferentes propriedades de materiais. Até aqui, Contudo, só foi possível fazer nanocristais a partir de alguns desses pares. Uma equipe de pesquisadores da ETH Zurich liderada por Maksym Yarema e Vanessa Wood no Instituto de Eletrônica desenvolveu agora uma nova técnica que, em princípio, permite realizar quase todas as combinações possíveis de nanocristais intermetálicos. Seus resultados foram publicados recentemente na revista científica Avanços da Ciência .

p Método surpreendentemente intuitivo

p "Nosso método é simples e intuitivo - tão intuitivo, na verdade, que ficamos surpresos por ninguém ter tido essa ideia antes de nós, "diz Yarema. Nos procedimentos convencionais de produção de nanocristais feitos de um único metal, os átomos de metal são introduzidos na forma molecular, por exemplo, como sais, em uma solução na qual os nanocristais se formam. “Teoricamente, isso também pode ser feito com dois metais diferentes, mas na prática é difícil, ou mesmo impossível, para combinar metais distintamente diferentes no reator, "Yarema explica. Portanto, os cientistas da ETH recorreram a um procedimento que vem sendo usado há séculos:amalgamação, um tipo específico de fusão ou mistura de metais.

p Metais líquidos

p Os amálgamas são particularmente conhecidos na odontologia, onde eles são usados ​​como um material de enchimento, e também da mineração de ouro. Em ambos os casos, mercúrio líquido é adicionado para dissolver outros metais (para obturações dentárias, uma mistura de cobre, zinco e prata). Contudo, amalgamação também funciona com qualquer outro metal líquido. Além do mercúrio, que é líquido mesmo em temperatura ambiente, há uma série de metais com pontos de fusão relativamente baixos, como o gálio (30 graus centígrados), índio (157 graus) ou estanho (232 graus).

p Abordagem de amálgama para nanocristais

p Yarema e seus colegas usam a abordagem de amálgama em nanoescala. A reação começa com a dispersão de nanocristais contendo um único metal, por exemplo, prata. Então, os átomos do segundo metal - digamos, gálio - são adicionados na forma molecular (neste caso, como amidas, um composto de carbono, hidrogênio, e nitrogênio), enquanto a mistura é aquecida a cerca de 300 graus.

p Inicialmente, a alta temperatura faz com que as ligações químicas na amida de gálio se rompam, permitindo que o gálio líquido se acumule nos nanocristais de prata. Agora, o processo de fusão real começa, durante o qual o gálio líquido se infiltra na prata sólida. Com o tempo, uma nova estrutura de cristal é formada, em que eventualmente átomos de prata e gálio são regularmente arranjados. Então tudo é esfriado novamente, e depois de dez minutos os nanocristais estão prontos. "Estamos surpresos com a eficiência do amálgama em nanoescala. Ter um componente de metal líquido é a chave para uma liga rápida e uniforme dentro de cada nanocristal, "diz Yarema.

p Processo controlável

p Usando a mesma técnica, os pesquisadores já produziram diferentes nanocristais intermetálicos, como ouro-gálio, cobre-gálio e paládio-zinco. O próprio processo de fusão pode ser conduzido com precisão. Através do número de átomos secundários, introduzidos na solução como amidas, a proporção dos metais nos nanocristais pode ser controlada com precisão. Tomando o exemplo do ouro-gálio (símbolos químicos Au e Ga), os pesquisadores mostraram que, desta forma, podem ser produzidos nanocristais com proporções muito diferentes, como 1:2 (AuGa ₂ ), 1:1 (AuGa) ou 7:2 (Au ₇ Ga ₂ ) O tamanho dos nanocristais intermetálicos finais também pode ser previsto precisamente a partir do tamanho dos nanocristais iniciais e do aumento no tamanho devido ao segundo metal.

p Nanocristais sob medida para aplicações

p Os pesquisadores antecipam um grande potencial para aplicações tecnológicas devido à exata controlabilidade da composição e tamanho dos nanocristais junto com a possibilidade de combinar os metais quase à vontade. "Como a síntese de amálgama de nanocristais permite tantas novas composições, mal podemos esperar para vê-los trabalhando em uma catálise melhorada, plasmonics ou baterias de íon de lítio, "diz Yarema. Catalisadores feitos de nanocristais, por exemplo, podem ser precisamente ajustados e otimizados para um processo químico específico que supostamente acelera.