Para que los nanomateriales metálicos cumplan su promesa en materia de energía y electrónica, necesitan ponerse en forma, literalmente.

Para brindar propiedades mecánicas y eléctricas confiables, los nanomateriales deben ser consistentes, formas y superficies predecibles, así como técnicas de producción escalables. Los ingenieros de UC Riverside están resolviendo este problema vaporizando metales dentro de un campo magnético para dirigir el reensamblaje de átomos metálicos en formas predecibles. La investigación se publica en el Revista de letras de química física .

Nanomateriales, que están hechos de partículas que miden entre 1 y 100 nanómetros, se crean típicamente dentro de una matriz líquida, que es caro para aplicaciones de producción a granel, y en muchos casos no pueden fabricar metales puros, como aluminio o magnesio. Las técnicas de producción más económicas suelen implicar enfoques en fase de vapor para crear una nube de partículas que se condensan a partir del vapor. Estos sufren de una falta de control.

Reza Abbaschian, un distinguido profesor de ingeniería mecánica; y Michael Zachariah, un profesor distinguido de ingeniería química y ambiental en la Facultad de Ingeniería Marlan y Rosemary Bourns de UC Riverside; unieron fuerzas para crear nanomateriales a partir de hierro, cobre, y níquel en fase gaseosa. Colocaron metal sólido dentro de una poderosa bobina de levitación electromagnética para calentar el metal más allá de su punto de fusión. vaporizándolo. Las gotitas de metal levitaban en el gas dentro de la bobina y se movían en direcciones determinadas por sus reacciones inherentes a las fuerzas magnéticas. Cuando las gotas se unieron, lo hicieron de una manera ordenada que los investigadores aprendieron que podían predecir según el tipo de metal y cómo y dónde aplicaban los campos magnéticos.

Las nanopartículas de hierro y níquel formaron agregados en forma de cuerdas, mientras que las nanopartículas de cobre formaron cúmulos globulares. Cuando se deposita sobre una película de carbono, Los agregados de hierro y níquel dieron a la película una superficie porosa, mientras que los agregados de carbono le dieron un aspecto más compacto, superficie sólida. Las cualidades de los materiales en la película de carbono reflejan a mayor escala las propiedades de cada tipo de nanopartícula.

Dado que el campo se puede considerar un "complemento, "Este enfoque podría aplicarse a cualquier fuente de generación de nanopartículas en fase de vapor donde la estructura sea importante, como rellenos utilizados en compuestos poliméricos para blindaje magnético, o para mejorar propiedades eléctricas o mecánicas.

"Este enfoque 'dirigido al campo' permite manipular el proceso de ensamblaje y cambiar la arquitectura de las partículas resultantes de objetos de alta dimensión fractal a estructuras similares a cuerdas de dimensiones inferiores. La intensidad del campo se puede utilizar para manipular la extensión de esta disposición, "Dijo Zachariah.