Un'immagine al microscopio elettronico a trasmissione di un nanocristallo di ferro all'interno di un nanotubo di carbonio e la stessa sezione dopo che è stata applicata una corrente, provocando la compressione della nanoparticella di ferro nella costrizione adiacente. Credito:S. Coh et al., Fis. Rev. Lett. (2013)
(Phys.org) —Ricercatori dell'Università della California, Berkeley, hanno scoperto che un nanocristallo che si muove attraverso un nanotubo a causa di una carica elettrica è in grado di passare attraverso una porzione del nanotubo di diametro inferiore a quello del cristallo, senza fondere o subire compressione. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Lettere di revisione fisica , il team descrive come hanno osservato un nanocristallo di ferro muoversi attraverso un canale stretto in un nanotubo senza che le sue proprietà venissero modificate nel processo.
Gli scienziati sanno da tempo che se i cristalli metallici vengono inseriti in un nanotubo, quindi i cristalli si muoveranno attraverso il tubo se viene applicata una corrente elettrica. La velocità e la direzione dei cristalli possono essere controllate modificando la quantità e la direzione della corrente. Però, ciò è sempre stato fatto con nanotubi di larghezza uniforme. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno creato un nanotubo che aveva un diametro di 20 nm per la maggior parte della sua lunghezza, tuttavia nella sua sezione centrale, hanno fatto restringere il nanotubo a un diametro di soli 5 nm.
Il presupposto era che quando una carica elettrica veniva applicata a un nanocristallo di ferro introdotto nel nanotubo, sarebbe stato bloccato dalla costrizione fino a quando il cristallo non si fosse sciolto a causa del calore della corrente applicata, o è stato schiacciato mentre veniva forzato attraverso lo spazio più piccolo. Anziché, i ricercatori hanno scoperto, guardando attraverso un microscopio elettronico, che il cristallo era in grado di muoversi attraverso la costrizione prima che si verificassero, senza subire alcuna modifica. Anziché, si è semplicemente riorganizzato. Notarono anche che il cristallo si muoveva attraverso la costrizione alla stessa velocità, indipendentemente dalla sua lunghezza, finché la corrente è rimasta stabile.
I ricercatori non sono sicuri di come il cristallo sia stato in grado di muoversi attraverso la costrizione, ma teorizzano che gli atomi sul lato posteriore della struttura cristallina siano in qualche modo migrati, o diffuso in avanti, più e più volte finché il cristallo non ebbe, in sostanza, si riformò dall'altra parte del blocco. La scoperta di questo fenomeno potrebbe portare a nuovi modi per sintetizzare i cristalli metallici o per aumentarne la purezza.
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