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La nanotecnología está aquí y estos nanocopos de nieve lo demuestran

Han creado algo inesperado: pequeños copos de nieve metálicos. Según los expertos, esto abriría un camino nuevo e inexplorado para las nanoestructuras metálicas.

La nanotecnología está aquí y estos nanocopos de nieve lo demuestran (Doctor Fision)
Se sabe que los elementos metálicos pueden disolverse y formar solutos en disolventes metálicos líquidos. También se sabe que estos metales secundarios pueden formar grupos de cristales metálicos dentro del disolvente metálico. Esta es, de hecho, la base del bien establecido campo de la metalurgia. Sin embargo, en metalurgia, el interés principal está en solidificar solventes y solutos para crear aleaciones sólidas para una variedad de aplicaciones.
Ahora un grupo de científicos de Nueva Zelanda y Australia que trabajan a nivel de átomos han creado algo inesperado: pequeños copos de nieve metálicos.
¿Por qué es eso significativo? Porque persuadir a los átomos individuales para que cooperen está conduciendo a una revolución en la ingeniería y la tecnología a través de los nanomateriales. (Y crear copos de nieve es genial).
Los nanomateriales son materiales que tienen al menos una dimensión en la nanoescala, que está entre 1 y 100 nanómetros. Se caracterizan por su pequeño tamaño, lo que les confiere propiedades únicas que las diferencian de las de los materiales a granel. Los nanomateriales se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, incluidas la electrónica, la energía, la medicina y la ciencia de los materiales.
Estas estructuras tienen propiedades únicas que difieren de las de los materiales a granel, debido a su pequeño tamaño y alta relación superficie-volumen. Las nanoestructuras se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, incluidas la electrónica, la energía, la medicina y la ciencia de los materiales. Algunos ejemplos de nanomateriales incluyen nanotubos, nanopartículas y nanofibras.

Estas estructuras tienen propiedades únicas que difieren de las de los materiales a granel, debido a su pequeño tamaño y alta relación superficie-volumen

Las estructuras a nanoescala pueden ayudar a la fabricación electrónica, hacer que los materiales sean más fuertes pero más livianos o ayudar a la limpieza ambiental al unirse a las toxinas.
Para crear nanocristales metálicos, científicos de Nueva Zelanda y Australia han estado experimentando con galio, un metal plateado suave que se usa en semiconductores y, de manera inusual, se licúa justo por encima de la temperatura ambiente.
El profesor Nicola Gaston y el investigador Dr. Steph Lambie, ambos de Waipapa Taumata Rau, Universidad de Auckland, y la Dra. Krista Steenbergen de Te Herenga Waka, Universidad Victoria de Wellington, colaboraron con colegas en Australia dirigidos por el profesor Kourosh Kalantar-Zadeh en la Universidad de Nueva Gales del Sur.
La nanotecnología está aquí y estos nanocopos de nieve lo demuestran

La nanotecnología está aquí y estos nanocopos de nieve lo demuestran

El equipo australiano trabajó en el laboratorio con níquel, cobre, zinc, estaño, platino, bismuto, plata y aluminio. Los metales se disolvieron en galio a altas temperaturas. Una vez enfriado, los cristales metálicos emergieron mientras el galio permanecía líquido.
El galio es un metal relativamente raro, es blando y maleable y tiene un punto de fusión relativamente bajo. Posee propiedades químicas similares al aluminio y al silicio, y se utiliza a menudo en aleaciones con estos elementos. También se ha empleado en la fabricación de componentes electrónicos, debido a sus propiedades conductoras de electricidad y calor, además de ser utilizado como catalizador en algunas reacciones químicas y en la producción de ciertos tipos de vidrio.
El equipo de Nueva Zelanda, parte del Instituto MacDiarmid de Materiales Avanzados y Nanotecnología, un Centro Nacional de Excelencia en Investigación, llevó a cabo simulaciones de dinámica molecular para explicar por qué surgen cristales de diferentes formas a partir de diferentes metales.
“Lo que estamos aprendiendo es que la estructura del galio líquido es muy importante”, dice Gaston. "Eso es novedoso porque generalmente pensamos que los líquidos carecen de estructura o que solo tienen una estructura aleatoria".
Las interacciones entre las estructuras atomísticas de los diferentes metales y el galio líquido hacen que surjan cristales de formas diferentes, según demostraron los científicos.
Los metales nanocristalinos tienen propiedades mecánicas y físicas únicas debido a su pequeño tamaño de grano, que incluyen alta resistencia y dureza, buena resistencia al desgaste y excelente resistencia a la corrosión. Tienen una gama de aplicaciones potenciales, incluso en recubrimientos, electrónica y almacenamiento de energía. Se crean mediante una variedad de métodos, que incluyen molienda de bolas de alta energía y deformación plástica severa.
Los cristales incluían cubos, varillas, placas hexagonales y formas de copos de nieve de zinc. La simetría de seis ramas del zinc, con cada átomo rodeado por seis vecinos a distancias equivalentes, explica el diseño del copo de nieve.
"En contraste con los enfoques de arriba hacia abajo para formar nanoestructuras, cortando material, este enfoque de abajo hacia arriba se basa en el autoensamblaje de los átomos", dice Gaston. "Así es como la naturaleza produce nanopartículas, y es menos derrochador y mucho más preciso que los métodos de arriba hacia abajo".
Ella dice que la investigación ha abierto un camino nuevo e inexplorado para las nanoestructuras metálicas. "También hay algo genial en crear un copo de nieve metálico".
Referencias:
Shuhada A. Idrus-Saidi. et al. Liquid metal synthesis solvents for metallic crystals. Science 2022. DOI: 10.1126/science.abm2731

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