Affinché i nanomateriali metallici mantengano la loro promessa per l'energia e l'elettronica, hanno bisogno di darsi una forma, letteralmente.

Per fornire proprietà meccaniche ed elettriche affidabili, i nanomateriali devono avere coerenza, forme e superfici prevedibili, così come tecniche di produzione scalabili. Gli ingegneri di UC Riverside stanno risolvendo questo problema vaporizzando i metalli all'interno di un campo magnetico per dirigere il riassemblaggio degli atomi di metallo in forme prevedibili. La ricerca è pubblicata su Journal of Physical Chemistry Letters .

Nanomateriali, che sono fatti di particelle che misurano 1-100 nanometri, sono tipicamente creati all'interno di una matrice liquida, che è costoso per le applicazioni di produzione in serie, e in molti casi non possono produrre metalli puri, come alluminio o magnesio. Le tecniche di produzione più economiche implicano tipicamente approcci in fase vapore per creare una nuvola di particelle che si condensano dal vapore. Questi soffrono di una mancanza di controllo.

Reza Abbaschian, un illustre professore di ingegneria meccanica; e Michele Zaccaria, un illustre professore di ingegneria chimica e ambientale presso il Marlan and Rosemary Bourns College of Engineering di UC Riverside; hanno unito le forze per creare nanomateriali dal ferro, rame, e nichel in fase gassosa. Hanno posizionato il metallo solido all'interno di una potente bobina di levitazione elettromagnetica per riscaldare il metallo oltre il suo punto di fusione, vaporizzandolo. Le goccioline di metallo levitavano nel gas all'interno della bobina e si muovevano in direzioni determinate dalle loro reazioni intrinseche alle forze magnetiche. Quando le goccioline si sono unite, lo hanno fatto in un modo ordinato che i ricercatori hanno appreso che potevano prevedere in base al tipo di metallo e come e dove hanno applicato i campi magnetici.

Le nanoparticelle di ferro e nichel hanno formato aggregati simili a stringhe mentre le nanoparticelle di rame hanno formato ammassi globulari. Quando depositato su un film di carbonio, gli aggregati di ferro e nichel hanno conferito al film una superficie porosa, mentre gli aggregati di carbonio gli davano un aspetto più compatto, superficie solida. Le qualità dei materiali sulla pellicola di carbonio rispecchiano su scala più ampia le proprietà di ciascun tipo di nanoparticella.

Perché il campo può essere pensato come un "add-on, " questo approccio potrebbe essere applicato a qualsiasi fonte di generazione di nanoparticelle in fase vapore in cui la struttura è importante, come i riempitivi utilizzati nei compositi polimerici per la schermatura magnetica, o per migliorare le proprietà elettriche o meccaniche.

"Questo approccio "diretto sul campo" consente di manipolare il processo di assemblaggio e modificare l'architettura delle particelle risultanti da oggetti di dimensioni frattali elevate a strutture simili a stringhe di dimensioni inferiori. L'intensità del campo può essere utilizzata per manipolare l'estensione di questa disposizione, " disse Zaccaria.