Pour que les nanomatériaux métalliques tiennent leurs promesses en matière d'énergie et d'électronique, ils ont besoin de prendre forme, littéralement.

Pour fournir des propriétés mécaniques et électriques fiables, les nanomatériaux doivent avoir une cohérence, formes et surfaces prévisibles, ainsi que des techniques de production évolutives. Les ingénieurs de l'UC Riverside résolvent ce problème en vaporisant des métaux dans un champ magnétique pour diriger le réassemblage des atomes métalliques dans des formes prévisibles. La recherche est publiée dans le Journal des lettres de chimie physique .

Nanomatériaux, qui sont constitués de particules mesurant 1-100 nanomètres, sont généralement créés dans une matrice liquide, ce qui est coûteux pour les applications de production en vrac, et dans de nombreux cas ne peut pas faire des métaux purs, comme l'aluminium ou le magnésium. Des techniques de production plus économiques impliquent généralement des approches en phase vapeur pour créer un nuage de particules se condensant à partir de la vapeur. Ceux-ci souffrent d'un manque de contrôle.

Reza Abbaschian, un professeur distingué de génie mécanique; et Michel Zacharie, un éminent professeur de génie chimique et environnemental au Marlan et Rosemary Bourns College of Engineering de l'UC Riverside; ont uni leurs forces pour créer des nanomatériaux à partir de fer, le cuivre, et du nickel en phase gazeuse. Ils ont placé du métal solide dans une puissante bobine de lévitation électromagnétique pour chauffer le métal au-delà de son point de fusion, le vaporiser. Les gouttelettes de métal lévitaient dans le gaz à l'intérieur de la bobine et se déplaçaient dans des directions déterminées par leurs réactions inhérentes aux forces magnétiques. Lorsque les gouttelettes se sont collées, ils l'ont fait d'une manière ordonnée que les chercheurs ont appris qu'ils pouvaient prédire en fonction du type de métal et comment et où ils ont appliqué les champs magnétiques.

Les nanoparticules de fer et de nickel ont formé des agrégats en forme de corde tandis que les nanoparticules de cuivre ont formé des amas globulaires. Lorsqu'il est déposé sur un film de carbone, les agrégats de fer et de nickel ont donné au film une surface poreuse, tandis que les agrégats de carbone lui ont donné un aspect plus compact, Surface solide. Les qualités des matériaux sur le film de carbone reflétaient à plus grande échelle les propriétés de chaque type de nanoparticule.

Parce que le champ peut être considéré comme un « add-on, " cette approche pourrait être appliquée à toute source de génération de nanoparticules en phase vapeur où la structure est importante, tels que les charges utilisées dans les composites polymères pour le blindage magnétique, ou pour améliorer les propriétés électriques ou mécaniques.

"Cette approche" dirigée par le champ " permet de manipuler le processus d'assemblage et de modifier l'architecture des particules résultantes d'objets de grande dimension fractale à des structures en forme de corde de dimension inférieure. L'intensité du champ peut être utilisée pour manipuler l'étendue de cet arrangement, " dit Zacharie.