A nivel atómico, un vaso de agua y una cucharada de sal cristalina no podrían verse más diferentes. Los átomos de agua se mueven libremente y al azar, mientras que los cristales de sal están encerrados en una red. Pero algunos materiales nuevos, investigados recientementepor investigadores del Laboratorio Nacional de Argonne del Departamento de Energía de los Estados Unidos DOE, muestran una propensión intrigante a comportarse a veces como el agua y a veces como la sal, dándoles propiedades de transporte interesantes y prometedoras potenciales para aplicaciones como la mezcla y la entrega en la industria farmacéutica.
Estos llamados materiales activos contienen pequeñas partículas magnéticas que se autoorganizan en cadenas cortas de partículas, o hilanderos, y forman una estructura reticular cuando se aplica un campo magnético. "Los materiales activos necesitan una fuente de energía externa para mantener suestructura ", dijo el científico de materiales de Argonne Alexey Snezhko, autor del estudio.
A diferencia de los experimentos anteriores que involucraron materiales activos, que observaron partículas que demostraron movimiento lineal, estos nuevos hilanderos adquieren una mano, como la mano derecha o izquierda, que hace que giren en una dirección específica.
Esta rotación giratoria de los hiladores de níquel autoensamblados suspendidos crea un efecto de remolino, en el que diferentes partículas pueden ser absorbidas por los vórtices creados por sus vecinos ". Las partículas no se mueven por sí mismas, pero puedenser arrastrado ", dijo Snezhko." Lo interesante es que puede tener estas estructuras giratorias muy rápidas que dan la apariencia de un sistema aún más grande que todavía está, pero sigue siendo bastante activo ".
A medida que las partículas comienzan a unirse, los remolinos creados por el movimiento giratorio, junto con las interacciones magnéticas, los acercan aún más, creando un material cristalino fijo, incluso cuando los hiladores todavía rotan.
Los investigadores de Argonne querían saber cómo se transportaría una partícula no giratoria a través de la red activa. Según Snezhko, el giro rápido de las hiladoras crea la capacidad de estas otras partículas de carga de moverse a través de la red mucho más rápido de lo que lo hacen.a través de un material normal. "En la difusión regular, el proceso de obtener una partícula de un lado del material al otro depende de la temperatura y lleva un período de tiempo mucho más largo", dijo.
El transporte de una partícula no giratoria también depende de la separación entre las hilanderías. Si las hiladoras están ubicadas suficientemente separadas, la partícula no giratoria viajará caóticamente entre diferentes hiladoras, como una balsa que desciende por una serie de aguas bravasrápidos: si las partículas en la red se acercan, la partícula que no gira puede quedar atrapada en una celda individual de la red.
"Una vez que la partícula entra dentro de una célula a través de su propio movimiento caótico, podemos modificar el campo para que la red se encoja ligeramente, haciendo que la probabilidad de que la partícula abandone esa ubicación en la red sea muy baja", dijo Snezhko.
El material también mostró la capacidad de someterse a una reparación automática, similar a un tejido biológico. Cuando los investigadores hicieron un agujero en la red, la red se reformó.
Al observar sistemas con movimiento puramente rotacional, Snezhko y sus colegas creen que pueden diseñar sistemas con características de transporte específicas. "Hay muchas maneras diferentes de llevar un objeto en un material del punto A al punto B, y este tipo deel autoensamblaje podría adaptarse a diferentes dinámicas ", dijo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Argonne . Original escrito por Jared Sagoff. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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