Cara Baru Membentuk Nanopartikel Logam—Dengan Medan Magnet


Kami terus-menerus tenggelam dalam medan magnet. Bumi menghasilkan medan yang menyelimuti kita. Pemanggang roti, microwave, dan semua peralatan kami yang lain menghasilkan yang redup. Semua medan ini cukup lemah sehingga kita tidak bisa merasakannya. Tetapi pada skala nano, di mana semuanya sekecil beberapa atom, medan magnet dapat berkuasa.

Dalam sebuah studi baru yang diterbitkan di Jurnal Surat Kimia Fisik pada bulan April, para ilmuwan di University of California, Riverside mengambil keuntungan dari fenomena ini dengan merendam uap logam dalam medan magnet, dan kemudian menyaksikannya merakit tetesan logam cair menjadi nanopartikel berbentuk diprediksi. Pekerjaan mereka dapat mempermudah pembuatan partikel yang diinginkan oleh para insinyur, untuk digunakan di hampir semua hal.

Nanopartikel logam lebih kecil dari sepersepuluh juta inci, atau hanya sedikit lebih besar dari lebar DNA. Mereka digunakan untuk membuat sensor, perangkat pencitraan medis, komponen elektronik, dan bahan yang mempercepat reaksi kimia. Mereka dapat tersuspensi dalam cairan — seperti untuk cat yang menggunakannya untuk mencegah pertumbuhan mikroorganisme, atau di beberapa tabir surya untuk meningkatkan SPF-nya.

Meskipun kita tidak dapat melihat mereka, mereka pada dasarnya ada di mana-mana, kata Michael Zachariah, seorang profesor teknik kimia dan ilmu material di UC Riverside dan rekan penulis studi tersebut. “Orang-orang tidak berpikir seperti ini, tetapi ban mobil Anda adalah perangkat nanoteknologi yang sangat canggih,” katanya. “Sepuluh persen ban mobil Anda telah mendapatkan nanopartikel karbon ini untuk meningkatkan kinerja keausan dan kekuatan mekanis ban.”

Bentuk nanopartikel—apakah itu bulat dan menggumpal atau tipis dan berserabut—adalah yang menentukan efeknya ketika ia tertanam dalam suatu bahan atau ditambahkan ke reaksi kimia. Nanopartikel tidak cocok untuk semua bentuk; ilmuwan harus merancangnya agar sesuai dengan aplikasi yang ada dalam pikiran mereka.

Insinyur material dapat menggunakan proses kimia untuk membentuk bentuk-bentuk ini, tetapi ada trade-off, kata Panagiotis Grammatikopoulos, seorang insinyur di Nanoparticle by Design Unit di Okinawa Institute of Science and Technology, yang tidak terlibat dalam penelitian ini. Teknik kimia memungkinkan kontrol yang baik atas bentuk, tetapi membutuhkan merendam atom logam dalam larutan dan menambahkan bahan kimia yang mempengaruhi kemurnian nanopartikel. Alternatifnya adalah penguapan, di mana logam diubah menjadi gumpalan kecil yang mengambang yang dibiarkan bertabrakan dan bergabung. Tapi, katanya, kesulitannya terletak pada mengarahkan gerak mereka. “Ini semua tentang bagaimana Anda dapat mencapai jenis kontrol yang sama yang dimiliki orang dengan metode kimia,” katanya.

Mengontrol partikel logam yang menguap adalah sebuah tantangan, kata Pankaj Ghildiyal, seorang mahasiswa PhD di lab Zachariah dan penulis utama studi tersebut, setuju. Ketika nanopartikel dirakit dari logam yang diuapkan, katanya, bentuknya ditentukan oleh gaya Brown, atau yang terkait dengan gerakan acak. Ketika hanya kekuatan Brown yang mengendalikan, tetesan logam berperilaku seperti sekelompok anak-anak di taman bermain — masing-masing bergerak secara acak. Tetapi tim UC Riverside ingin melihat apakah di bawah pengaruh medan magnet mereka akan berperilaku lebih seperti penari, mengikuti koreografi yang sama untuk mencapai bentuk yang dapat diprediksi.

Tim mulai dengan menempatkan logam padat di dalam perangkat yang disebut kumparan elektromagnetik yang menghasilkan medan magnet yang kuat. Logam itu meleleh, berubah menjadi uap, dan kemudian mulai melayang, diangkat tinggi-tinggi oleh lapangan. Selanjutnya, tetesan panas mulai bergabung, seolah-olah masing-masing meraih pasangan dansa. Tetapi dalam kasus ini, medan magnet kumparan mengarahkan koreografi, membuat semuanya sejajar dengan cara yang teratur, menentukan tangan pasangan mana yang bisa dipegang oleh setiap tetesan.

Tim menemukan bahwa berbagai jenis logam cenderung membentuk bentuk yang berbeda berdasarkan interaksi spesifik mereka dengan lapangan. Logam magnetik seperti besi dan nikel membentuk seperti garis, struktur berserabut. Tetesan tembaga, yang tidak bersifat magnetis, membentuk partikel nano yang lebih padat dan padat. Yang terpenting, medan magnet membuat kedua bentuk itu dapat diprediksi berbeda, berdasarkan jenis logamnya, alih-alih membuat mereka semua menjadi jenis gumpalan acak yang sama.

Diposting oleh : joker123