Materiais sintéticos que se auto-montam juntam-se quando são minúsculos, blocos de construção uniformes interagem e formam uma estrutura. Contudo, a natureza permite que materiais como proteínas de vários tamanhos e formas se juntem, permitindo arquiteturas complexas que podem lidar com várias tarefas.

Os engenheiros da Universidade de Illinois examinaram mais de perto como as partículas sintéticas não uniformes se agrupam e ficaram surpresos ao descobrir que isso acontece em múltiplas fases, abrindo a porta para novos materiais reconfiguráveis ​​para uso em tecnologias como células solares e catálise.

Os resultados são relatados no jornal Nature Communications .

"A automontagem tradicional pode ser considerada como uma mercearia empilhando maçãs para uma exibição na seção de produtos hortifrutigranjeiros, "disse Qian Chen, professor de ciência e engenharia de materiais e autor principal do novo estudo. "Eles precisariam trabalhar com maçãs de tamanhos e formatos semelhantes - ou partículas no caso de automontagem - para tornar a estrutura robusta."

No novo estudo, O grupo de Chen observou o comportamento de placas de prata em microescala de tamanhos variados e espessuras em nanoescala em líquidos. Como as partículas usadas em materiais de automontagem são tão pequenas, eles se comportam como átomos e moléculas, que permitem aos pesquisadores usar teorias clássicas da química e da física para entender seu comportamento, disseram os pesquisadores.

As partículas não uniformes se repelem e atraem de acordo com as leis da natureza, água desionizada. Contudo, quando os pesquisadores adicionam sal à água, a mudança das forças eletrostáticas desencadeia um processo de montagem em várias etapas. As partículas não uniformes começam a se reunir para formar colunas de placas de prata empilhadas e, posteriormente, se juntar em cada vez mais complexas, redes hexagonais 3-D ordenadas, a equipe encontrou.

"Podemos testemunhar a montagem das partículas nesta hierarquia usando um microscópio de luz, "disse Binbin Luo, estudante de graduação em ciência de materiais e engenharia e coautor do estudo. "Por aqui, podemos rastrear os movimentos das partículas um por um e estudar a dinâmica da montagem em tempo real. "

"Os resultados deste estudo podem permitir o desenvolvimento de materiais reconfiguráveis ​​de automontagem, "disse Ahyoung Kim, estudante de graduação em ciência de materiais e engenharia e coautor do estudo. "Esses materiais podem mudar de um tipo de cristal sólido para outro com propriedades diferentes para uma variedade de aplicações."

"Outro benefício desta descoberta é que pode ser generalizado para outros tipos de sistemas, "Disse Chen." Se você tiver outro tipo de nanopartícula, seja magnético ou semicondutor, este princípio de montagem hierárquica ainda se aplica, permitindo ainda mais tipos de materiais reconfiguráveis. "