Dott.ssa Kasra Momeni, assistente professore di ingegneria meccanica e direttore dell'Advanced Hierarchical Materials by Design Lab presso la Louisiana Tech University, ha scoperto un nuovo meccanismo per rafforzare i nanomateriali e adattare le loro proprietà per costruire strutture superiori.
momeni, in collaborazione con ricercatori della Wright State University e dell'Università di Göttingen in Germania, hanno rivelato un nuovo percorso per l'ingegneria dei nanomateriali e la personalizzazione delle loro caratteristiche. Questa dimensione aggiuntiva aggiunta al design del materiale apre nuove porte per costruire materiali superiori ingegnerizzando la loro struttura atomica. L'approccio proposto può essere utilizzato anche per regolare la chimica del materiale, che è importante per la progettazione di nuovi materiali catalitici che migliorano i processi chimici.
"L'impilamento dei difetti nei nanomateriali cambia drasticamente la distribuzione dello stress, poiché i campi di stress a lungo raggio interagiscono con i confini in questi materiali, " ha detto Momeni. "La natura complessa delle sollecitazioni formate nei nanofili, come risultato della sovrapposizione dei campi di sollecitazione del rilassamento e della ricostruzione della superficie, nonché dei campi di sollecitazione della faglia di accatastamento, cambia il meccanismo di guasto dei nanofili."
Le simulazioni atomistiche indicano che la presenza di faglie di impilamento determina una distribuzione disomogenea delle sollecitazioni all'interno dei nanofili a causa del cambiamento di segno dei campi di sollecitazione sui due lati delle faglie di impilamento (cioè sollecitazione di compressione su un lato e sollecitazione di trazione sull'altro lato) . Questo campo di stress disomogeneo si traduce in una risposta meccanica non simmetrica dei nanofili sotto carichi di trazione e compressione. I nanofili difettosi con diametri inferiori a 1,8 nm e un singolo errore di impilamento, sorprendentemente, hanno un carico di snervamento più elevato rispetto ai loro omologhi con strutture perfette.
"Questo comportamento sorprendente è dovuto all'interazione tra i campi di stress delle faglie di impilamento con il campo di stress di superfici rilassate e ricostruite in nanofili sottili, " ha detto Momeni. "Ci aspettiamo risultati simili in altri nanomateriali 1D con difetti di impilamento, dove si formano sollecitazioni disomogenee. Il modello atomistico sviluppato apre la strada allo studio dell'effetto di diverse distribuzioni di guasti di accatastamento e difetti di ingegneria per adattare le proprietà dei materiali".
"Il Dr. Momeni è arrivato alla Louisiana Tech lo scorso agosto e ha iniziato a correre, " ha detto il dottor David Hall, direttore del genio civile, tecnologia di ingegneria edile e ingegneria meccanica alla Louisiana Tech. "La sua scoperta di un metodo per rafforzare i materiali attraverso l'interazione di caratteristiche dei materiali a livello atomico è un contributo significativo e fondamentale nella meccanica computazionale.
"Il Dr. Momeni è all'avanguardia di una nuova area di ricerca che utilizza il supercalcolo per comprendere e progettare nuovi materiali, e siamo entusiasti di averlo nella nostra facoltà".
Momeni ha avuto ricerche pubblicate su riviste prestigiose come Nano lettere , Nano energia , e Rapporti scientifici , e ha ricevuto una notevole attenzione.
