Nanomaterialien müssen konsistente und vorhersehbare Formen und Oberflächen sowie skalierbare Produktionstechniken aufweisen, um zuverlässige mechanische und elektrische Eigenschaften bereitzustellen. Ingenieure lösen dieses Problem, indem sie Metalle in einem Magnetfeld verdampfen, um die Neuanordnung der Metallatome in vorhersehbare Formen zu lenken. Eine Forschungsarbeit zu diesem Gebiet wurde im Journal of Physical Chemistry Letters veröffentlicht. Nanomaterialien bestehen aus Partikeln mit einer Größe zwischen 1 und 100 Nanometern, die üblicherweise in einer flüssigen Matrix hergestellt werden, die für Massenproduktionsanwendungen teuer ist und in vielen Fällen nicht aus reinen Metallen wie Aluminium oder Magnesium besteht. Die wirtschaftlichsten Produktionstechniken beinhalten typischerweise Dampfphasenansätze, um eine Partikelwolke zu erzeugen, die aus dem Dampf kondensiert.
Reza Abbaschian, renommierter Professor für Maschinenbau, und Michael Zachariah, renommierter Professor für Chemie- und Umwelttechnik am UC Riverside Marlan und Rosemary Bourns College of Engineering, haben sich zusammengetan, um Nanomaterialien aus Eisen, Kupfer und Nickel in der Gasphase herzustellen. Sie geben festes Metall in eine leistungsstarke elektromagnetische Levitationsspule, um das Metall über seinen Schmelzpunkt zu erhitzen und es zu verdampfen. Die Metalltröpfchen werden dann in dem Gas innerhalb der Spule schweben gelassen und ihre Richtung wird durch ihre inhärenten Reaktionen auf magnetische Kräfte und durch die Stellen bestimmt, an denen sie magnetische Felder anwenden. Die Nanopartikel bildeten filamentartige Aggregate, während die Kupfernanopartikel kugelförmige Cluster bildeten. Auf einem Kohlenstofffilm abgelagert, verliehen die Eisen- und Nickelaggregate dem Film eine poröse Oberfläche, während die Kohlenstoffaggregate dem Film eine poröse, feste Oberfläche verliehen. Die Eigenschaften aller Arten von Nanopartikeln spiegelten sich in größerem Maßstab auf dem Kohlenstofffilm wider.
Da das Feld als „Ergänzung“ betrachtet werden kann, könnte dieser Ansatz auf jede Quelle der Dampfphasenerzeugung von Nanopartikeln angewendet werden, bei der die Struktur wichtig ist. Dieser feldgesteuerte Ansatz ermöglicht es Ihnen, den Montageprozess zu manipulieren und die Architektur der resultierenden Partikel von hochdimensionalen fraktalen Objekten in kettenartige Strukturen niedrigerer Dimension zu ändern.
