Secondo l'elettromagnetismo classico, una particella carica che si muove in un campo magnetico esterno subisce una forza che rende circolare il percorso della particella. Questa legge fondamentale della fisica viene sfruttata nella progettazione di ciclotroni che funzionano come acceleratori di particelle. Quando particelle metalliche di dimensioni nanometriche vengono poste in un campo magnetico, il campo induce una corrente di elettroni circolanti all'interno della particella. La corrente circolante a sua volta crea un campo magnetico interno che si oppone al campo esterno. Questo effetto fisico è chiamato schermatura magnetica.

La forza della schermatura può essere studiata utilizzando la spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR). La schermatura magnetica interna varia fortemente in una scala di lunghezza atomica, anche all'interno di una particella di dimensioni nanometriche. La comprensione di queste variazioni su scala atomica è possibile solo impiegando la teoria della meccanica quantistica delle proprietà elettroniche di ciascun atomo che produce la nanoparticella.

Ora, il gruppo di ricerca del professor Hannu Häkkinenin dell'Università di Jyväskylä, in collaborazione con l'Università di Guadalajara in Messico, sviluppato un metodo per calcolare, visualizzare e analizzare le correnti di elettroni circolanti all'interno di complesse nanostrutture 3D. Il metodo è stato applicato a nanoparticelle d'oro con un diametro di solo circa un nanometro.

I calcoli fanno luce su risultati sperimentali inspiegabili da precedenti misurazioni NMR in letteratura su come cambia la schermatura magnetica all'interno della particella quando un atomo d'oro viene sostituito da un atomo di platino.

È stata inoltre sviluppata una nuova misura quantitativa per caratterizzare l'aromaticità all'interno delle nanoparticelle metalliche basata sulla forza integrata totale della corrente di elettroni schermanti.

"L'aromaticità delle molecole è uno dei concetti più antichi della chimica, ed è stato tradizionalmente collegato a molecole organiche ad anello e alla loro densità elettronica di valenza delocalizzata che può sviluppare correnti circolanti in un campo magnetico esterno. Però, sono mancati criteri quantitativi generalmente accettati per il grado di aromaticità. Il nostro metodo produce ora un nuovo strumento per studiare e analizzare le correnti di elettroni alla risoluzione di un atomo all'interno di qualsiasi nanostruttura, in linea di principio. I revisori del nostro lavoro hanno considerato questo come un progresso significativo nel campo, " afferma il professor Häkkinen che ha coordinato la ricerca.