Nanopartículas viram nanoestruturas complexas com ajuda do magnetismo

Agência Fapesp - 05/03/2009

Cientistas descrevem método para fazer com que nanopartículas em uma solução se agrupem em formas complexas como a de uma flor ou do planeta Saturno.
[Imagem: Erb et al.]

O que uma flor e o planeta Saturno têm em comum? A resposta está em determinadas simetrias, compartilhadas por ambos e que são frequentemente observadas na natureza.

Agora, um grupo de cientistas conseguiu criar um conjunto de condições por meio do qual minúsculas partículas em uma solução se agrupam nessas formas complexas, mas na escala nanométrica (com medidas na ordem do bilionésimo de metro).

Nanoestruturas complexas

Ao magnetizar uma solução líquida, pesquisadores das universidades Duke e de Massachusetts, nos Estados Unidos, conseguiram pela primeira vez fazer com que materiais, tanto magnéticos como não magnéticos, formassem intrincadas formas nanométricas.

Estruturas resultantes podem ser agrupadas de modo permanente, o que abre a possibilidade de usá-las como blocos de montar básicos para as mais diversas áreas e aplicações, como óptica avançada, armazenamento de dados ou bioengenharia.

Segundo o estudo, publicado na edição de 19 de fevereiro da revista Nature, mudar os níveis de magnetização dos fluidos controla como as partículas são atraídas ou repelidas umas pelas outras. Ao ajustar essas interações, as partículas magnéticas e não magnéticas se agrupam em estruturas complexas, de modo semelhante à formação de um floco de neve em torno de uma microscópica partícula de pó.

Magnetização de fluidos

"Demonstramos que mudanças sutis na magnetização de um fluido podem criar um ambiente no qual a mistura de diferentes partículas se agrupa em superestruturas complexas", disse Randall Erb, da Universidade Duke, um dos autores do estudo.

Os pesquisadores formaram as nanoestruturas em ferrofluido, uma solução de nanopartículas suspensas formadas por compostos que contêm ferro. Uma das propriedades únicas desses fluidos é que eles se tornam altamente magnetizados na presença de campos magnéticos externos.

"A chave para a formação dessas nanoestruturas é ajustar as interações entre partículas magnetizadas positiva ou negativamente. Isso é possível por meio da variação da concentração de partículas ferrofluidas em uma solução", disse Erb.

Flor de Saturno

Segundo ele, as formas obtidas, que lembram uma flor ou o planeta Saturno, são apenas os primeiros exemplos de uma ampla gama de nanoestruturas que podem ser formadas por meio da nova técnica.

Estudos anteriores haviam conseguido criar minúsculas estruturas feitas de um único tipo de partícula, mas a nova pesquisa é a primeira a demonstrar a formação de nanoestruturas complexas em soluções que contêm diversos tipos de partículas.

A complexidade dessas estruturas determina como elas podem ser usadas. "Podemos obter uma rica variedade de estruturas diferentes ao mudar o tamanho, tipo e grau de magnetismo das partículas", disse Benjamim Yellen, da Universidade de Massachusetts, outro autor do estudo.

Para o cientista, tais nanoestruturas poderão ser usadas, por exemplo, em dispositivos ópticos avançados, como sensores, nos quais formas diferentes podem ser produzidas para possuir propriedades ópticas específicas.

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