p Pesquisadores da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign e da Northwestern University tornaram possível observar e simular a automontagem de materiais cristalinos em uma resolução muito maior do que antes. p Usando modelagem por computador e uma técnica de imagem chamada microscopia eletrônica de fase líquida, a equipe identificou os movimentos individuais de minúsculas partículas em nanoescala à medida que se orientam em redes de cristal. O trabalho confirma que as nanopartículas sintéticas - os blocos de construção fundamentais de muitos materiais sintéticos e biológicos - podem se reunir de maneiras muito mais complexas do que partículas maiores, os pesquisadores disseram, e abre caminho para aplicações mais gerais para mineralização, farmacêuticos, óptica e eletrônica.

p O novo estudo, liderado por Qian Chen, professor de ciência de materiais e engenharia na Universidade de I., e Erik Luijten, um professor da Northwestern de ciência dos materiais e engenharia e de ciências da engenharia e matemática aplicada, é publicado no jornal Materiais da Natureza .

p "A imagem e a modelagem são rotineiramente realizadas para partículas com cerca de 1 micrômetro de tamanho, "disse Luijten, que liderou a parte de modelagem computacional do estudo. "Aqui, desenvolvemos novas técnicas que podem fazer isso para partículas com tamanho de 100 nanômetros - 10 vezes menores do que antes. "

p Como as nanopartículas são muito pequenas e interagem em soluções líquidas, verificar suas vias de cristalização por meio de observação direta não era possível antes da microscopia eletrônica de fase líquida, disse Chen, que liderou a parte experimental do estudo.

p A equipe de Chen realizou experimentos de laboratório usando minúsculos prismas de ouro em um fluido, observando atentamente enquanto as partículas começaram a interagir umas com as outras.

p "As partículas começam a se empilhar e formar colunas, mas eles o fazem de maneira desalinhada antes de finalmente compactar e cristalizar em cristais ordenados, "disse Zihao Ou, estudante de pós-graduação da U. of I. e coautor do estudo.

p "O que observamos é uma fase amorfa intermediária que ocorre ao longo da via de cristalização das nanopartículas - algo não testemunhado antes deste trabalho, "Chen disse.

p Contudo, existem detalhes sobre os caminhos de cristalização que não podem ser medidos apenas por imagem, disseram os pesquisadores.

p "Nossas simulações de computador, desenvolvido pelo estudante de graduação da Northwestern University Ziwei Wang, nos permitem classificar os detalhes das forças motrizes fundamentais por trás do movimento e cristalização das nanopartículas, "Luijten disse." Acontece que a aleatoriedade na orientação das partículas leva a um tipo diferente de cristalização em escalas maiores. Essa é uma noção sugerida pelos dados experimentais, mas realmente exigia simulações para confirmar este princípio. "

p Os pesquisadores vislumbram uma ampla gama de aplicações para este desenvolvimento, desde a compreensão de como as proteínas se auto-montam até a física em nanoescala por trás de novos materiais de bateria, por exemplo.

p "Os cientistas querem saber como controlar a síntese de materiais cristalinos para que possam criar novos materiais, "disse Binbin Luo, estudante de pós-graduação da U. of I. e co-autor do estudo. "Entender exatamente como esse processo acontece é essencial para esse controle."