Une reconstruction numérique montre comment les atomes d'une nanoparticule à facettes cristallines réagissent lorsque cette nanoparticule entre en collision avec une autre de forme et de taille similaires dans le vide. Les atomes deviennent bleus au contact de la nanoparticule opposée, qui n'est pas montré. Dans une nouvelle étude, de telles reconstructions ont permis de révéler que les nanoparticules à facettes cristallines transfèrent mieux l'énergie lors des collisions que les nanoparticules de forme plus sphérique. Crédit :Yoichi Takato
Des casques qui font un meilleur travail pour prévenir les commotions cérébrales et autres lésions cérébrales. Des écouteurs qui protègent les gens des bruits nuisibles. Dispositifs qui convertissent l'énergie « indésirable » des vibrations des pistes d'aéroport en énergie utilisable.
De nouvelles recherches sur les événements qui se produisent lorsque de minuscules particules de matière appelées nanoparticules s'entrechoquent pourraient un jour éclairer le développement de telles technologies.
À l'aide de supercalculateurs, des scientifiques dirigés par l'Université de Buffalo ont modélisé ce qui se passe lorsque deux nanoparticules entrent en collision dans le vide. L'équipe a effectué des simulations pour des nanoparticules avec trois géométries de surface différentes :celles qui sont en grande partie circulaires (avec des extérieurs lisses); ceux avec des facettes de cristal; et ceux qui possèdent des arêtes vives.
"Notre objectif était de définir les forces qui contrôlent le transport de l'énergie à l'échelle nanométrique, " déclare le co-auteur de l'étude Surajit Sen, Doctorat, professeur de physique au Collège des Arts et des Sciences de l'UB. "Quand vous avez une petite particule de 10, 20 ou 50 atomes de diamètre, se comporte-t-il toujours de la même manière que des particules plus grosses, ou céréales ? C'est le sens de la question que nous avons posée."
"Les tripes de la réponse, " Sen ajoute, "est oui et non."
"Notre recherche est utile car elle jette les bases de la conception de matériaux qui transmettent ou absorbent l'énergie de la manière souhaitée, " dit le premier auteur Yoichi Takato, Doctorat. Takato, physicien à AGC Asahi Glass et ancien chercheur postdoctoral à l'Institut des sciences et technologies d'Okinawa au Japon, terminé une grande partie de l'étude en tant que doctorant en physique à l'UB. "Par exemple, vous pourriez potentiellement fabriquer un matériau ultrafin qui absorbe l'énergie. Vous pouvez imaginer que ce serait pratique pour une utilisation dans des casques et des casques qui peuvent aider à prévenir les blessures à la tête et au combat."
Une illustration montre des coupes transversales de deux nanoparticules largement sphériques avant et après leur collision à 31 mètres par seconde dans une simulation informatique. Les atomes individuels au sein des particules sont représentés par de minuscules points. Les scientifiques qui étudient les collisions de nanoparticules ont généré des images comme celles-ci pour de nombreux types d'accidents différents, telles que celles impliquant différentes vitesses et différentes formes de nanoparticules. Crédit :Yoichi Takato
L'étude a été publiée le 21 mars dans Actes de la Royal Society A par Takato, Sen et Michael E. Benson, qui a terminé sa partie du travail en tant qu'étudiant de premier cycle en physique à l'UB. Les scientifiques ont effectué leurs simulations au Center for Computational Research, L'installation de calcul intensif universitaire de l'UB.
Multimédia supplémentaire non disponible via EurekAlert ! peut être trouvé à http://www.buffalo.edu/news/releases/2018/04/008.html.
Que se passe-t-il lorsque les nanoparticules s'écrasent
La nouvelle recherche s'est concentrée sur les petites nanoparticules, celles d'un diamètre de 5 à 15 nanomètres. Les scientifiques ont découvert que dans les collisions, les particules de cette taille se comportent différemment selon leur forme.
