Nucleo nanocristallino amorfo: una nuova struttura materiale

Nucleo nanocristallino amorfo (ANCC) è un'affascinante nuova struttura materiale che ha raccolto notevole attenzione negli ultimi anni grazie alle sue proprietà uniche e alle potenziali applicazioni. Questa struttura comprende un nucleo cristallino circondato da un guscio amorfo, offrendo una combinazione dei vantaggi dei materiali cristallini e amorfi.

Il nucleo cristallino di un ANCC fornisce al materiale resistenza meccanica, conduttività elettrica e stabilità termica, mentre il guscio amorfo contribuisce a migliorare la resistenza alla corrosione, all'usura e alla biocompatibilità. L'interfaccia tra il nucleo cristallino e il guscio amorfo gioca un ruolo cruciale nel determinare le proprietà complessive del materiale.

Le proprietà uniche degli ANCC sono il risultato di diversi fattori, tra cui:

Effetti dimensionali: su scala nanometrica, le proprietà dei materiali possono discostarsi in modo significativo da quelle delle loro controparti sfuse a causa degli effetti di confinamento quantistico e dell'aumento del rapporto superficie/volume.
Effetti di interfaccia: l'interfaccia tra le fasi cristallina e amorfa può introdurre deformazioni, difetti e stati elettronici localizzati che possono influenzare le proprietà del materiale.
Gradienti compositivi: la composizione del guscio amorfo può essere adattata per ottenere proprietà specifiche, come una migliore adesione o proprietà barriera.

Metodi di sintesi
Sono stati sviluppati diversi metodi per sintetizzare gli ANCC, tra cui:

Processo sol-gel: questo metodo prevede l'idrolisi e la condensazione di alcossidi metallici per formare un sol, che viene poi convertito in un gel. Il gel può essere trattato termicamente per formare un ANCC.
Deposizione di vapori chimici: in questo metodo, un vapore precursore viene decomposto su un substrato riscaldato per formare una pellicola sottile. Controllando attentamente le condizioni di deposizione, è possibile produrre ANCC.
Lega meccanica: questa tecnica prevede la ripetuta saldatura, fratturazione e risaldatura delle particelle di polvere in un mulino a sfere ad alta energia.

Questo processo può essere utilizzato per produrre leghe nanocristalline con guscio amorfo.
Applicazioni
Gli ANCC hanno una vasta gamma di potenziali applicazioni, tra cui:

Catalisi: l'ampia superficie e le proprietà elettroniche uniche degli ANCC li rendono candidati promettenti per applicazioni catalitiche.
Accumulo di energia: gli ANCC possono essere utilizzati come elettrodi nelle batterie e nei supercondensatori grazie alla loro elevata area superficiale e alla rapida cinetica di trasferimento della carica.
Materiali biomedici: la biocompatibilità e la resistenza alla corrosione degli ANCC li rendono adatti all'uso in impianti e dispositivi biomedici.
Rivestimenti: i rivestimenti ANCC possono essere utilizzati per migliorare la resistenza all'usura, alla corrosione e la durezza di vari substrati.