Pesquisadores da Universidade Estadual da Pensilvânia desenvolveram um novo método para modelar efetivamente partículas de sementes compostas por 100 a 200 átomos usando um supercomputador. Eles descobriram que a temperatura e a composição do solvente tinham efeitos inesperados nas formas dessas partículas microscópicas. Curiosamente, adicionar ou remover apenas um átomo às vezes pode levar a uma mudança significativa na forma da partícula.
A ciência
Os cientistas há muito entendem que a seleção de temperatura e solvente durante o crescimento das nanopartículas afetam a forma das partículas. No entanto, tem sido difícil medir com precisão as pequenas partículas de sementes que se formam inicialmente e direcionam o desenvolvimento das formas finais de nanopartículas.
O impacto
Eletrônica vestível, células solares, filmes condutores transparentes, blindagem eletromagnética e catálise são algumas das aplicações de steel nanopartículas. Para alcançar o desempenho supreme nessas tecnologias, é essencial controlar a forma das nanopartículas.
O desenvolvimento de nanopartículas de steel com tamanho e forma regulamentadas apresenta um desafio significativo para os cientistas. Este estudo representa um avanço notável na modelagem de formas de partículas de sementes.
Os pesquisadores mostraram como os solventes e a temperatura influenciam a forma das nanopartículas. Esses modelos indicam abordagens promissoras para produzir nanopartículas com os tamanhos e formas desejados.
Resumo
Um desafio significativo na síntese de materiais é o crescimento de nanocristais metálicos com formas e tamanhos controlados. Esses nanocristais são normalmente formados na fase da solução, quando um sal de steel passa por uma redução por um solvente ou aditivos.
Átomos de steel e/ou íons se agrupam para formar núcleos, que evoluem em sementes com tamanhos na escala de nanômetros. Essas sementes continuam a crescer nas formas finais dos nanocristais, e o controle das formas de cristal de sementes é essential, pois as formas finais de nanocristais são determinadas pelas formas das sementes.
Os pesquisadores usaram dois métodos computacionais-réplica parcial troca de MD e MD de temperamento paralelo-para estimar as formas mais prováveis de nanocristais de prata em um solvente a vácuo, etileno glicol (por exemplo) e por exemplo, solvente com um produto químico de poluvirrrolidona). Esses estudos revelaram que, em tamanhos críticos específicos, adicionar ou remover um único átomo pode causar uma mudança significativa na forma de nanocristais.
Esses tamanhos críticos podem representar pontos de virada ao longo da trajetória de crescimento nanocristal. A identificação desses tamanhos críticos é essencial para o desenvolvimento de métodos de processamento que produza uma forma nanocristal específica.
A temperatura também desempenha um papel essential na trajetória de crescimento dos nanocristais. Em certos tamanhos críticos, é mais provável que uma forma ocorra a baixas temperaturas, enquanto outra forma tem maior probabilidade de ocorrer a altas temperaturas.
Referência do diário:
Yan, T., et al. (2023) Formas mínimas de energia livre de nanocristais Ag: Vacuum vs Resolution. ACS Nano. doi.org/10.1021/acsnano.3C06395.