Processo de fabricação dos nanocubos, que montam-se sozinhos depois de prontos.
[Imagem: Verner Hakonsen et al. - 10.1002/adfm.201904825]
Nano-minecraft
Verner Hakonsen, da Universidade Norueguesa de Ciência e Tecnologia, parece ter-se inspirado no sucesso do jogo Minecraft para construir sua própria versão nanotecnológica de mundos que podem ser montados com cubos.A diferença é que ele está trabalhando com cubos tão pequenos que a cabeça de um alfinete pode acomodar 5 bilhões deles.
Os nanocubos são fabricados em um frasco de vidro de aparência estranha, com três pescoços no topo, usando uma mistura de produtos químicos e sabão.
Quando ele expõe esses cubos invisíveis a um campo magnético, eles realizam um feito quase mágico: eles se reúnem na forma que ele quiser.
"É como construir uma casa, exceto que você não precisa construí-la," diz ele. A força magnética, juntamente com outras forças, faz com que "a casa se construa - todos os componentes se reúnem perfeitamente nas condições certas."
Supercristais
Embora várias equipes já tenham sido capazes de fazer com que nanopartículas se agrupem de maneiras diferentes, em diversos tipos de automontagem, esta é a primeira vez que se utiliza o magnetismo para determinar as propriedades mecânicas das estruturas formadas por nanopartículas.A equipe chama seus minúsculos nanocubos 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 maciço," disse Hakonsen.
A grande descoberta é que, quando os nanocubos magnéticos se automontam para formar os supercristais - em formas como hastes, bastões ou hélices, por exemplo - a energia coesiva entre as partículas no supercristal pode aumentar em até 45% devido às interações magnéticas entre os cubos.
"Isso significa que a energia que mantém a coisa toda unida aumenta em 45%," enfatiza Hakonsen.
Projeto (esquerda) e processo de montagem de um supercristal (direita).
[Imagem: Verner Hakonsen et al. - 10.1002/adfm.201904825]
Efeito tamanho
Um princípio central da pesquisa das nanopartículas é que, quanto menores as partículas, mais estranho é o seu comportamento. Isso ocorre porque, à medida que o tamanho diminui, a área de superfície da partícula representa uma porcentagem crescente do volume geral da estrutura do que em partículas que não são de tamanho nano.A novidade aqui é que aqui o tamanho representa outro papel no sentido inverso, reforçando a estrutura conforme ela cresce.
"O que isso significa é que você tem um efeito de tamanho quando se trata da estabilidade mecânica também nos supercristais - um 'efeito de super-tamanho' - mas também sugere que há efeitos de tamanho para outras propriedades dos supercristais," disse Hakonsen. "O que também é notável é que esse efeito de super-tamanho vai além da nanoescala, ele vai até a microescala."
Sabendo que o tamanho afetará os supercristais, os pesquisadores podem controlar - ou ajustar - como as estruturas se comportarão através de uma variedade de fatores diferentes.
"Isso pode abrir um novo campo, o ajuste controlado pelo tamanho," disse Hakonsen. "Pode ser possível controlar os recursos dos supercristais, não apenas pela forma como as partículas são produzidas, mas também pelo formato e tamanho do supercristal e pelo número de partículas nele contidas".
Bibliografia:
Artigo: Magnetically Enhanced Mechanical Stability and Super?Size Effects in Self?Assembled Superstructures of NanocubesAutores: Verner Hakonsen, Gurvinder Singh, Peter S. Normile, José A. De Toro, Erik Wahlström, Jianying He, Zhiliang Zhang
Revista: Advanced Functional Materials
Vol.: 1904825
DOI: 10.1002/adfm.201904825
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