由磁场在半空中雕刻的金属纳米结构

金属纳米材料可能是开发变革性新电子和能源装置的关键。然而，要确保这些纳米材料具有适当的机械和电气性能，就需要它们具有一致的形状和表面。要从它们的属性中获益，就需要使用可扩展的技术来生产它们。

纳米材料——由1到100纳米之间的纳米颗粒制成——往往在液体基质中产生;这不仅是极其昂贵的规模，而且也不能用于制造纯金属，如铝或镁。另一种技术往往涉及从冷凝蒸汽中产生粒子云，很难控制。

加州大学河滨分校的工程师们通过在磁场中蒸发金属来引导原子重新组装成可预测的形状来解决这一挑战。

研究人员在气相中用铁、铜和镍制造了纳米材料。他们把固体金属放在一个强大的电磁悬浮线圈中，将金属加热到熔点以上，使其汽化。金属蒸汽液滴悬浮在气体中，并在磁场施加的力的影响下移动。

这使得液滴能够以一种有序的方式结合，这可以根据金属的类型和磁场的应用方式进行预测。铁和镍的纳米颗粒(铁磁性)形成了弦状结构，铜纳米颗粒形成了球状簇。当铁和镍的聚集物沉积在碳膜上时，产生了多孔的表面，而铜产生了更紧密和坚固的表面。这些表面的性质在更大的尺度上反映了纳米颗粒类型的性质。

根据研究人员的说法，磁场可以被认为是一个“附加组件”，这意味着这项技术可以应用于从任何汽相纳米颗粒中创建可预测的结构。这可以更好地控制纳米材料的电气和机械性能。

加州大学河滨分校的化学工程专家Michael Zachariah教授说:“这种‘场导向’的方法使人们能够操纵组装过程，并将所得到的粒子的结构从高分形维数的物体改变为低维的弦状结构。”“磁场强度可以用来控制这种布置的程度。”