Os pesquisadores da Universidade de Toronto se inspiraram no aparato fotossintético das plantas para criar uma nova geração de nanomateriais que controlam e direcionam a energia absorvida da luz.

Suas descobertas são relatadas em uma próxima edição da Nature Nanotechnology, que será lançado em 10 de julho, 2011

Os pesquisadores da U of T, liderado pelos professores Shana Kelley e Ted Sargent, relatam a construção do que chamam de "moléculas artificiais".

"Os nanotecnologistas foram cativados por muitos anos por pontos quânticos - partículas de semicondutores que podem absorver e emitir luz com eficiência, e em comprimentos de onda personalizados, "explicou o co-autor Kelley, um professor da Faculdade de Farmácia Leslie Dan, o Departamento de Bioquímica da Faculdade de Medicina, e o Departamento de Química da Faculdade de Artes e Ciências. "O que faltou à comunidade - até agora - é uma estratégia para construir estruturas de ordem superior, ou complexos, de vários tipos diferentes de pontos quânticos. Esta descoberta preenche essa lacuna. "

A equipe combinou sua experiência em DNA e em semicondutores para inventar uma estratégia generalizada para ligar certas classes de nanopartículas umas às outras.

"O crédito por este resultado notável, na verdade, vai para o DNA:seu alto grau de especificidade - sua disposição de se ligar apenas a uma sequência complementar - nos permitiu construir uma engenharia racional, estruturas de design de nanomateriais, "disse Sargent, Professor do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação Edward S. Rogers Sênior na Universidade de Toronto, que também é o Presidente de Pesquisa do Canadá em Nanotecnologia. "O incrível é que nossas antenas se construíram - revestimos diferentes classes de nanopartículas com sequências selecionadas de DNA, combinou as diferentes famílias em um copo, e a natureza seguiu seu curso. O resultado é um belo novo conjunto de materiais automontados com propriedades interessantes. "

As antenas tradicionais aumentam a quantidade de uma onda eletromagnética - como uma frequência de rádio - que é absorvida, e então canaliza essa energia para um circuito. O U de T nanoantenas, em vez disso, aumentou a quantidade de luz que é absorvida e a canalizou para um único local dentro de seus complexos semelhantes a moléculas. Este conceito já é usado na natureza em antenas coletoras de luz, constituintes das folhas que tornam a fotossíntese eficiente. “Como as antenas em rádios e telefones celulares, nossos complexos capturaram a energia dispersa e a concentraram em um local desejado. Como as antenas de colheita de luz nas folhas de uma árvore, nossos complexos fazem isso usando comprimentos de onda encontrados na luz do sol, "explicou Sargent.

"Os professores Kelley e Sargent inventaram uma nova classe de materiais com propriedades inteiramente novas. Sua visão e pesquisa inovadora demonstram por que a Universidade de Toronto é líder no campo da nanotecnologia, "disse o professor Henry Mann, Reitor da Faculdade de Farmácia Leslie Dan.

"Este é um excelente trabalho que demonstra nossa crescente capacidade de montar estruturas precisas, para adaptar suas propriedades, e construir a capacidade de controlar essas propriedades usando estímulos externos, "observou Paul S. Weiss, Fred Kavli Chair em NanoSystems Sciences na UCLA e diretor do California NanoSystems Institute.

Kelley explicou que o conceito publicado no artigo atual da Nature Nanotechnology é amplo e vai além das antenas de luz sozinhas.

"O que este trabalho mostra é que nossa capacidade de manipular materiais em nanoescala é limitada apenas pela imaginação humana. Se os pontos quânticos semicondutores forem átomos artificiais, então, sintetizamos racionalmente moléculas artificiais a partir desses versáteis blocos de construção. "