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Posted in | Nanomaterials
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Ganho cientistas Nova "Core" Entender de nanopartículas

Published on May 25, 2010 at 7:40 PM

Ao tentar resolver um mistério sobre nanopartículas de óxido de ferro baseados, uma equipe de pesquisadores trabalhando no Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) tropeçou em cima de outro. Mas uma vez que suas implicações são compreendidas, a sua descoberta pode dar * nanotecnólogos uma ferramenta nova e útil.

As nanopartículas em questão são esferas de magnetita tão pequeno que alguns milhares deles alinhados se estenderia a largura de um cabelo, e eles têm usos potenciais, tanto como a base de melhores sistemas de armazenamento de dados e em aplicações biológicas, tais como tratamento para câncer de hipertermia. A chave para todas estas aplicações é um entendimento completo de como um grande número de partículas interagem magneticamente um com o outro através de distâncias relativamente grandes, para que os cientistas podem manipulá-los com o magnetismo.

Esquemática de uma nanopartícula de magnetita esférica mostra a variação inesperada no momento magnético entre o interior da partícula e exterior quando submetido a um forte campo magnético. Momento em que o núcleo (linhas pretas na região magenta) alinhado com o do campo (seta azul claro), enquanto momento em que o exterior é (setas pretas na região verde) forma um ângulo direito a ela. Crédito: NIST

"É conhecida há muito tempo que um grande pedaço de magnetita tem maior 'magnética moment'-pensar nele como força magnética do que uma massa equivalente de nanopartículas", diz Kathryn Krycka, um pesquisador do Centro para Pesquisa de Nêutrons NIST. "Ninguém sabe realmente por que, no entanto. Decidimos investigar as partículas com feixes de nêutrons de baixa energia, que pode lhe dizer muito sobre a estrutura interna de um material. "

A equipe aplicou um campo magnético para nanocristais composta de 9 nm de largura partículas, feitas pelos colaboradores da Carnegie Mellon University. O campo causou a partículas se alinhem como limalhas de ferro sobre um pedaço de papel realizadas acima de um ímã em barra. Mas quando a equipe parecia mais perto usando o feixe de nêutrons, o que eles viram revelou um nível de complexidade nunca antes visto.

"Quando o campo é aplicado, o interior 7 nm de largura" núcleo "orienta-se junto ao norte do campo e os pólos sul, como limalhas de ferro seria grande", diz Krycka. "Mas 'shell' da nm um exterior de cada nanopartícula se comporta de forma diferente. Também desenvolve um momento, mas apontou em ângulo reto com a do núcleo. "

Em uma palavra, bizarro. Mas potencialmente úteis.

As conchas não são fisicamente diferentes do que os interiores, sem o campo magnético, a distinção desaparece. Mas uma vez formadas, as conchas de partículas vizinhas parecem prestar atenção um do outro: Um grupo local delas terá seus momentos de conchas "todos alinhados de uma maneira, mas depois conchas de outro grupo vai apontar em outro lugar. Esta constatação leva Krycka e sua equipe a acreditar que há mais para ser aprendido sobre o papel que a interação partícula tem sobre a determinação interna, estrutura, talvez nanopartículas magnéticas nanotecnólogos algo pode aproveitar.

"O efeito fundamentalmente muda a forma como as partículas se falar uns com os outros em um ambiente de armazenamento de dados", diz Krycka. "Se nós podemos controlá-lo por sua temperatura variando, por exemplo, como nossas descobertas sugerem que podemos-que pode ser capaz de ativar o efeito ligado e desligado, o que poderia ser útil em aplicações do mundo real."

A equipe de pesquisa, que também incluiu cientistas do Oberlin College e Los Alamos National Laboratory, instrumentação de nêutrons utilizada apoiada em parte pelo National Science Foundation (NSF). Pesquisa na Universidade Carnegie Mellon e Oberlin também recebeu o apoio da NSF.

* KL Krycka, RA Booth, C. Hogg, Y. Ijiri, JA Borchers, WC Chen, SM Watson, M. Laver, Gentile TR, LR Dedon, S. Harris, JJ e Rhyne SA Majetich. Morfologia casca-núcleo magnético de nanopartículas de magnetita estruturalmente uniforme. Physical Review Letters, 104, 207,203 (2010), DOI 10.1103/PhysRevLett.104.207203

Last Update: 7. October 2011 04:16

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