Experimentos com nanopartículas trazem à tona propriedade nunca vista antes

Descoberta de um comportamento “sui generis” de nanopartículas de óxido de ferro, quando magnetizadas, pode fornecer uma ferramenta nova e útil aos nanotecnólogos.

taniager

27 Maio 2010 | 18h21

O esquema de uma nanopartícula de magnetita esférica mostra a variação inesperada no momento magnético entre o interior e o exterior da partícula, quando submetida a um campo magnético forte. O momento do núcleo (linhas pretas na região cor-de-rosa) se alinha com o campo magnético (seta azul-clara), ao mesmo tempo em que o momento da superfície da partícula (setas pretas na região verde) se forma perpendicularmente a ele. Crédito: cortesia do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia NIST, EUA.

O esquema de uma nanopartícula de magnetita esférica mostra a variação inesperada no momento magnético entre o interior e o exterior da partícula, quando submetida a um campo magnético forte. O momento do núcleo (linhas pretas na região cor-de-rosa) se alinha com o campo magnético (seta azul-clara), ao mesmo tempo em que o momento da superfície da partícula (setas pretas na região verde) se forma perpendicularmente a ele. Crédito: cortesia do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia NIST, EUA.

Muitos cientistas empenhados em solucionar mistérios acabam encontrando outros. Isto foi o que aconteceu também a uma equipe de pesquisadores do National Institute of Standards and Technology (NIST), quando tentavam dar respostas às questões que envolviam nanopartículas de óxido de ferro. A descoberta de um comportamento  “sui generis” destas nanopartículas quando magnetizadas pode fornecer uma ferramenta nova e útil aos nanotecnólogos. A matéria referente a este estudo foi publicada pelo NIST nesta semana.

As nanopartículas em questão são esferas de magnetita extremamente pequenas. Para se ter uma ideia de tamanho,  basta colocar alguns milhares delas em fila e você terá a espessura de um fio de cabelo.

Os cientistas descobriram que estas nanopartículas têm propriedades que as fazem interagir umas com as outras quando submetidas a um campo magnético.

Kathryn Krycka, pesquisadora do Centro de Pesquisa de Neutrons do  NIST argumenta que embora se saiba há muito tempo que um bloco grande de magnetita tem o maior “momento” magnético, ninguém consegue entender por quê.  Na tentativa de dar uma resposta à questão, a equipe decidiu por à prova partículas com feixes de nêutrons de baixa energia com o intuito de aprofundar o conhecimento sobre a estrutura interna do material.

A equipe aplicou um campo magnético em nanocristais compostos por partículas grandes de nove nanômetros, para alinhar partículas de ferro em um pedaço de papel mantido acima de uma barra de ímã. Depois, ao usar um feixe de nêutrons para visualizar a estrutura das partículas, os cientistas perceberam um nível de complexidade nunca visto antes.

“Quando o campo é aplicado, o núcleo interno de sete nanômetros de espessura orientou-se ao longo dos polos norte e sul, da mesma forma que grandes blocos de ferro fariam”, explicou Krycka. “Mas a superfície de cada partícula, com a espessura de um nanômetro, se comportou de forma diferente. Ela também desenvolve um momento, mas orientado perpendicularmente àquele do núcleo”.

A propriedade descrita surge apenas quando as partículas são submetidas a um campo magnético. Como são fisicamente compostas do mesmo material, sem o campo, não existe distinção entre superfície e interior.  

As paredes externas de partículas vizinhas alinhadas por um campo magnético parecem “escutar” umas às outras: um grupo local destas superfícies terá seus momentos totalmente alinhados de uma forma, mas, em seguida, as superfícies de outro grupo apontará para um outro lugar qualquer.

Os pesquisadores acreditam que a descoberta pode ser a chave para aplicações no desenvolvimento de melhores sistemas de armazenamento de dados e em aplicações biológicas, como no tratamento de hipertermia para o câncer, por exemplo.   

Mas ainda é preciso entender melhor como grande número das partículas interagem magneticamente umas com os outras em distâncias relativamente grandes, antes que os cientistas possam manipulá-las com magnetismo.

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