L'efficienza di molte applicazioni derivanti dalle scienze naturali dipende drammaticamente da una proprietà di dimensione finita delle nanoparticelle, cosiddetto rapporto superficie-volume. Maggiore è la superficie delle nanoparticelle a parità di volume, le nanoparticelle in modo più efficiente possono interagire con la sostanza circostante. Però, l'equilibrio termodinamico costringe le nanostrutture a minimizzare la superficie aperta guidate dal principio di minimizzazione dell'energia. Questo principio di base prevede che l'unica forma delle nanoparticelle possa essere sferica o quasi sferica.

Natura, però, non sempre segue i semplici principi. Un'intensa collaborazione tra l'Università di Helsinki, Finlandia, e l'Istituto di scienza e tecnologia di Okinawa, Giappone, hanno mostrato che in alcune condizioni le nanoparticelle di ferro possono crescere in forma cubica. Gli scienziati sono anche riusciti a svelare i meccanismi alla base di questo.

"Ora abbiamo una ricetta per sintetizzare forme cubiche con un elevato rapporto superficie-volume che apre le porte ad applicazioni pratiche", afferma la dott.ssa Flyura Djurabekova dell'Università di Helsinki.

Nel lavoro del ricercatore, esperimento e teoria sono stati uniti attraverso un nuovo modello matematico, che fornisce una ricetta su come selezionare condizioni sperimentali macroscopiche per ottenere la formazione di nanoparticelle della forma desiderata.

Il lavoro computazionale svolto nel gruppo di Djurabekova ha mostrato l'importanza dei processi cinetici in questo fenomeno sorprendente, vale a dire la competizione tra diffusione superficiale e velocità di deposizione degli atomi. Le simulazioni hanno mostrato come un nucleo originariamente sferico si trasforma in un cubo perfetto.

I risultati sono stati recentemente pubblicati sulla rivista High Impact Factor ACS Nano .