material ativo criado a partir de partículas microscópicas de spinning

Estes materiais chamados activas conter pequenas partículas magnéticas que se auto-organizam em cadeias curtas de partículas, ou fiação, e formam uma estrutura do tipo estrutura, quando um campo magnético é aplicado. "Materiais ativos precisam de uma fonte de energia externa para manter sua estrutura", disse materiais Argonne cientista Alexey Snezhko, um dos autores do estudo.

Ao contrário em experiências anteriores que envolvem materiais activos, que parecia em partículas que demonstraram movimento linear, estes novos spinners adquirir uma destreza manual, como destro ou canhoto, que lhes provoca a rotação numa direcção específica.

Esta rotação girando dos spinners níquel auto-montadas em suspensão cria um redemoinho-como efeito, em que as diferentes partículas podem ser sugado para os vórtices criados pelos seus vizinhos. "As partículas não se movem por conta própria, mas eles podem ser arrastados", disse Snezhko. "O interessante é que você pode ter estas estruturas muito rapidamente rotativas que dão a aparência de um sistema ainda maior, que ainda é, mas continua a ser bastante ativo."

À medida que as partículas começam a vir em conjunto, os redemoinhos criados pelo movimento de rotação, em conjunto com as interacções magnéticas, puxá-los ainda mais perto, a criação de um cristalino do tipo fixo de material, mesmo quando os spinners ainda rodar.

Os investigadores de Argonne queria saber como uma partícula não-giratório seria transportado através da grade ativa. De acordo com Snezhko, o rápido turbilhão dos spinners cria a capacidade para estas outras partículas de carga mover-se através da rede muito mais rapidamente do que seria através de um material normal. "Em difusão regular, o processo de obtenção de uma partícula de um lado do material para o outro é dependente da temperatura e leva um período mais longo de tempo," disse.

O transporte de uma partícula não-giratório é também dependente do espaçamento entre as fiandeiras. Se os spinners são localizada suficientemente longe, a partícula não-giratório vai viajar caoticamente entre diferentes spinners, como uma jangada viajando por uma série de whitewater corredeiras. Se as partículas na rede se aproximarem, a partícula não-giratório pode ficar preso em uma célula individual da estrutura.

"Uma vez que a partícula vem dentro de uma célula através de seu próprio movimento caótico, podemos modificar o campo de modo que a estrutura ligeiramente encolhe, tornando a probabilidade da partícula de deixar que a localização na rede muito baixo", disse Snezhko.

O material também mostrou a capacidade de sofrer auto-reparação, semelhante a um tecido biológico. Quando os pesquisadores fizeram um buraco na rede, a estrutura reformada.

Ao olhar para sistemas com movimento puramente rotacional, Snezhko e seus colegas acreditam que eles podem projetar sistemas com características de transporte específico. "Há muitas maneiras diferentes para obter um objeto em um material do ponto A ao ponto B, e este tipo de auto-montagem poderiam ser adaptados para diferentes dinâmicas", disse ele.

fonte: DOE/Argonne National Laboratory. "Active material created out of microscopic spinning particles." ScienceDaily. ScienceDaily, 29 May 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/05/200529093121.htm>.