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Posted in | Nanomaterials

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Les scientifiques d'acquérir de nouvelles "Core" Compréhension des nanoparticules

Published on May 25, 2010 at 7:40 PM

Tout en essayant de résoudre un mystère sur les nanoparticules à base d'oxyde de fer, une équipe de recherche travaillant à l' Institut National des Standards and Technology (NIST) trébuché sur un autre. Mais une fois que ses implications soient comprises, leur découverte peut donner * nanotechnologistes un outil nouveau et utile.

Les nanoparticules en question sont des sphères de magnétite si minuscules que quelques milliers d'entre eux seraient alignés étirer la largeur d'un cheveu, et ils ont des usages potentiels à la fois comme la base de données de meilleure qualité dans les systèmes de stockage et les applications biologiques tels que le traitement pour le cancer de l'hyperthermie. Une clé pour toutes ces applications est une pleine compréhension de la façon dont un grand nombre de particules interagissent magnétiquement avec l'autre sur des distances relativement importantes afin que les scientifiques peuvent les manipuler avec le magnétisme.

Schéma d'une nanoparticule magnétite sphérique montre la variation inattendue moment magnétique entre l'intérieur de la particule et de l'extérieur lorsqu'il est soumis à un fort champ magnétique. Instant du noyau (lignes noires dans la région de magenta) s'aligne avec le champ de la (légère flèche bleue), tandis que l'extérieur du moment, (flèches noires dans la région verte) forme un angle droit. Crédit: NIST

«Il est connu depuis longtemps qu'une grande partie de la magnétite a une plus grande« magnétiques moment'-penser que c'est la force magnétique-qu'une masse équivalente de nanoparticules ", explique Kathryn Krycka, chercheur au Centre de recherche neutronique NIST. «Personne ne sait vraiment pourquoi, si. Nous avons décidé de sonder les particules avec des faisceaux de neutrons de basse énergie, qui peut vous dire beaucoup de choses sur la structure interne d'un matériau. "

L'équipe a appliqué un champ magnétique à nanocristaux composé de 9 nm à l'échelle des particules, faites par des collaborateurs à l'Université Carnegie Mellon. Le champ causé les particules à s'aligner comme de la limaille de fer sur une feuille de papier tenue au-dessus d'une barre aimantée. Mais quand l'équipe regardé de plus près en utilisant les faisceaux de neutrons, ce qu'ils ont vu a révélé un niveau de complexité jamais vu auparavant.

«Quand le champ est appliqué, le 7 nm intérieure à l'échelle« de base »s'oriente au nord le long du champ et le pôle sud, tout comme la limaille de fer serait grande», dit Krycka. »Mais« coquille »de l'extérieur 1 nm de chaque nanoparticule se comporte différemment. Elle développe également un moment, mais a souligné à angle droit avec celle de l'âme. "

En un mot, bizarre. Mais potentiellement utiles.

Les coquilles ne sont pas physiquement différent de l'intérieur, sans le champ magnétique, la distinction disparaît. Mais une fois formés, les coquilles des particules voisines semblent écouter les uns les autres: Un groupe local d'entre eux auront des moments de leurs coquilles »tous alignés dans un sens, mais alors des coquilles d'un autre groupe sera le point ailleurs. Ce constat conduit Krycka et son équipe de croire qu'il ya plus à apprendre sur le rôle que l'interaction de particules a sur la détermination interne, la structure peut-être quelque chose de nanoparticules magnétiques nanotechnologies peuvent exploiter.

«L'effet change fondamentalement la manière dont les particules se parler les uns aux autres dans un cadre de stockage de données», explique Krycka. «Si nous pouvons par le contrôle de leur température variant, par exemple, que nos résultats suggèrent que nous pouvons-nous pourrions être en mesure de désactiver l'effet sur et en dehors, ce qui pourrait être utile dans des applications réelles."

L'équipe de recherche, qui comprenait aussi des scientifiques de l'Oberlin College et à Los Alamos National Laboratory, l'instrumentation neutronique utilisées soutenu en partie par la National Science Foundation (NSF). Recherche à la Carnegie Mellon et Oberlin a également reçu le soutien de la NSF.

* KL Krycka, RA Booth, C. Hogg, Y. Ijiri, Borchers JA, WC Chen, LM Watson, M. Laver, Gentile TR, LR Dedon, S. Harris, JJ Rhyne et SA Majetich. Core-shell morphologie magnétique de nanoparticules de magnétite structurellement uniformes. Physical Review Letters, 104, 207 203 (2010), doi 10.1103/PhysRevLett.104.207203

Last Update: 14. October 2011 21:48

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