La nanotecnología está acá y estos nanocopos de nieve lo prueban

Se sabe que los elementos metálicos pueden disolverse y formar solutos en disolventes metálicos líquidos. Asimismo se sabe que estos metales secundarios pueden formar conjuntos de cristales metálicos en el disolvente metálico. Esta es, en verdad, la base del bien establecido campo de la metalurgia. No obstante, en metalurgia, el interés primordial está en coagular soluciones y solutos para crear aleaciones sólidas para una pluralidad de aplicaciones.
Ahora un conjunto de científicos de N. Zelanda y Australia que trabajan a nivel de átomos han creado algo inesperado: pequeños copos de nieve metálicos.

¿Por qué es eso significativo? Por el hecho de que convencer a los átomos individuales a fin de que colaboren conduce a una revolución en la ingeniería y la tecnología por medio de los nanomateriales. (Y crear copos de nieve es excelente).

Los nanomateriales son materiales que tienen cuando menos una dimensión en la nanoescala, que está entre 1 y cien nanómetros. Se identifican por su pequeño tamaño, lo que les proporciona propiedades únicas que las distinguen de las de los materiales al peso. Los nanomateriales se usan en una extensa 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 al peso, debido a su pequeño tamaño y alta relación superficie-volumen. Las nanoestructuras se emplean en una extensa gama de aplicaciones, incluidas la electrónica, la energía, la medicina y la ciencia de los materiales. Ciertos ejemplos de nanomateriales incluyen nanotubos, nanopartículas y nanofibras.

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

Las estructuras a nanoescala pueden asistir a la fabricación electrónica, hacer que los materiales sean más fuertes mas más ligeros o asistir a la limpieza ambiental al unirse a las toxinas.

Para crear nanocristales metálicos, científicos de N. Zelanda y Australia han estado ensayando con galio, un metal plateado suave que se usa en semiconductores y, de forma infrecuente, se licúa justo sobre la temperatura entorno.

El maestro Nicola Gaston y el estudioso Dr. Steph Lambie, los dos de Waipapa Taumata Rau, Universidad de Auckland, y la Dra. Krista Steenbergen de Te Herenga Waka, Universidad Victoria de Wellington, cooperaron con colegas en Australia dirigidos por el maestro Kourosh Kalantar-Zadeh en la Universidad de Nueva Gales del Sur.

La nanotecnología está acá y estos nanocopos de nieve lo prueban

El equipo australiano trabajó en el laboratorio con níquel, cobre, cinc, estaño, platino, bismuto, plata y aluminio. Los metales se disolvieron en galio a elevadas temperaturas. Una vez enfriado, los cristales metálicos surgieron mientras que el galio continuaba líquido.

El galio es un metal parcialmente extraño, es blando y dúctil y tiene un punto de fusión parcialmente bajo. Tiene propiedades químicas afines al aluminio y al silicio, y se usa frecuentemente en aleaciones con estos elementos. Asimismo se ha empleado en la fabricación de componentes electrónicos, debido a sus propiedades conductoras de electricidad y calor, aparte de ser empleado como catalizador en ciertas reacciones químicas y en la producción de determinados géneros de vidrio.

El equipo de N. Zelanda, una parte del Instituto MacDiarmid de Materiales Avanzados y Nanotecnología, un Centro Nacional de Excelencia en Investigación, realizó simulaciones de activa molecular para explicar por qué brotan cristales de diferentes formas desde diferentes metales.

“Lo que aprendemos es que la estructura del galio líquido es muy importante”, afirma Gaston. «Eso es novedoso pues en general consideramos que los líquidos carecen de estructura o que solo tienen una estructura azarosa».

Las interactúes entre las estructuras atomísticas de los diferentes metales y el galio líquido hacen que broten cristales de formas diferentes, conforme probaron 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 genial resistencia a la corrosión. Tienen una gama de aplicaciones potenciales, aun en revestimientos, electrónica y almacenaje de energía. Se crean a través de una pluralidad de métodos, que incluyen molienda de bolas de alta energía y deformación plástica severa.

Los cristales incluían cubos, varillas, placas exagonales y formas de copos de nieve de cinc. La simetría de 6 ramas del cinc, con cada átomo rodeado por 6 vecinos a distancias equivalentes, explica el diseño del copo de nieve.

«En contraste con los enfoques de arriba cara abajo para formar nanoestructuras, cortando material, este enfoque de abajo cara arriba se fundamenta en el autoensamblaje de los átomos», afirma Gaston. «Es así como la naturaleza genera nanopartículas, y es menos dispendioso y considerablemente más preciso que los métodos de arriba cara abajo».

Ella afirma que la investigación ha abierto un camino nuevo e inexplorado para las nanoestructuras metálicas. «Asimismo hay algo excelente en crear un copo de nieve metálico».

Referencias:

Shuhada A. Idrus-Saidi. et al. Liquid metal synthesis solvents for metallic crystals. Science dos mil veintidos. DOI: 10.1126/science.abm2731

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