Crescimento de materiais cristalinos constituídos por nanômetros

May 01, 2023

Primeiros insights sobre o cristal de engenharia crescimento por nanoclusters de metal atomicamente precisos foram alcançados em um estudo realizado por pesquisadores em Cingapura, Arábia Saudita e Finlândia. O trabalho foi publicado na Nature Chemistry.

A matéria sólida comum consiste em átomos organizados em uma rede cristalina. O caráter químico dos átomos e a simetria da rede definem as propriedades da matéria, por exemplo, se é um metal, um semicondutor ou um isolante elétrico. A simetria da rede pode ser alterada por condições ambientais como temperatura ou alta pressão, que podem induzir transições estruturais e transformar até mesmo um isolante elétrico em um condutor elétrico, ou seja, um metal.

Entidades idênticas maiores, como nanopartículas ou nanoclusters de metal atomicamente precisos, também podem se organizar em uma rede cristalina, para formar os chamados metamateriais. No entanto, as informações sobre como projetar o crescimento de tais materiais a partir de seus blocos de construção são escassas, pois o crescimento do cristal é um processo típico de automontagem.

Agora, os primeiros insights sobre o crescimento de cristais de engenharia por nanoaglomerados de metal atomicamente precisos foram alcançados em um estudo realizado por pesquisadores em Cingapura, Arábia Saudita e Finlândia. Eles sintetizaram aglomerados de metal constituídos por apenas 25 átomos de ouro, com um nanômetro de diâmetro. Esses aglomerados são solúveis em água devido às moléculas de ligantes que protegem o ouro. Este material de aglomerado é conhecido por se automontar em monocristais compactos bem definidos quando o solvente de água é evaporado. No entanto, o pesquisador encontrou um novo conceito para regular o crescimento do cristal adicionando íons moleculares de tetra-alquil-amônia ao solvente. Esses íons afetam a química da superfície dos aglomerados de ouro, e observou-se que seu tamanho e concentração têm um impacto no tamanho, forma e morfologia dos cristais formados. Notavelmente, imagens de microscopia eletrônica de alta resolução de alguns dos cristais revelaram que eles consistem em cadeias poliméricas de aglomerados com ligações interpartículas de quatro átomos de ouro. A química de superfície demonstrada abre agora novas maneiras de projetar metamateriais baseados em aglomerados de metal para investigações de suas propriedades eletrônicas e ópticas.

- Este comunicado de imprensa foi publicado originalmente no site da Universidade de Jyväskylä