L'efficacité de nombreuses applications dérivées des sciences naturelles dépend considérablement d'une propriété de taille finie des nanoparticules, ce que l'on appelle le rapport surface/volume. Plus la surface des nanoparticules pour le même volume est grande, les nanoparticules les plus efficaces peuvent interagir avec la substance environnante. Cependant, l'équilibre thermodynamique force les nanostructures à minimiser la surface ouverte entraînée par le principe de minimisation de l'énergie. Ce principe de base prédit que la seule forme des nanoparticules peut être sphérique ou proche de la sphérique.

La nature, cependant, ne suit pas toujours les principes simples. Une collaboration intensive entre l'Université d'Helsinki, Finlande, et l'Institut des sciences et technologies d'Okinawa, Japon, ont montré que dans certaines conditions, les nanoparticules de fer peuvent croître sous forme cubique. Les scientifiques ont également réussi à révéler les mécanismes derrière cela.

"Maintenant, nous avons une recette pour synthétiser des formes cubiques avec un rapport surface/volume élevé qui ouvre la porte à des applications pratiques", dit le Dr Flyura Djurabekova de l'Université d'Helsinki.

Dans le travail du chercheur, l'expérience et la théorie ont été réunies via un nouveau modèle mathématique, qui donne une recette sur la façon de sélectionner des conditions expérimentales macroscopiques pour parvenir à la formation de nanoparticules de forme souhaitée.

Les travaux informatiques menés dans le groupe de Djurabekova ont montré l'importance des processus cinétiques dans ce phénomène surprenant, à savoir la compétition entre la diffusion en surface et la vitesse de dépôt des atomes. Les simulations ont montré comment un noyau à l'origine sphérique se transforme en un cube parfait.

Les résultats ont été récemment publiés dans la revue High-Impact Factor Journal ACS Nano .