(PhysOrg.com) - Um delicado equilíbrio de forças atômicas pode ser explorado para fazer superaglomerados de nanopartículas de tamanho uniforme --- um atributo importante para muitas aplicações de nanotecnologia, mas difícil de realizar, Pesquisadores da Universidade de Michigan dizem.

O mesmo tipo de força está em ação, reunindo os blocos de construção dos vírus, e as estruturas inorgânicas do superaglomerado nesta pesquisa são em muitos aspectos semelhantes aos vírus.

Os professores de engenharia química da U-M, Nicholas Kotov e Sharon Glotzer, lideraram a pesquisa. As descobertas foram publicadas online recentemente em Nature Nanotechnology .

Em outra instância de forças se comportando de maneiras inesperadas em nanoescala, eles descobriram que se você começar com pequenos blocos de construção em nanoescala que são variados o suficiente em tamanho, a força de repulsão eletrostática e a força de atração de van der Waals se equilibrarão e limitarão o crescimento dos aglomerados. Esse equilíbrio permite a formação de clusters de tamanho uniforme.

"A descoberta aqui é que descobrimos um mecanismo genérico que faz com que essas nanopartículas se agrupem em estruturas quase perfeitas, "Glotzer disse." A física que vemos não é especial para este sistema, e pode ser explorado com outros materiais. Agora que sabemos como funciona, podemos projetar novos blocos de construção que serão montados da mesma maneira. "

Os superaglomerados inorgânicos - tecnicamente chamados de "suprapartículas" - que os pesquisadores criaram do vermelho, o seleneto de cádmio em pó não são vírus artificiais. Mas eles compartilham muitos atributos com as formas de vida mais simples, incluindo o tamanho, forma, estrutura core-shell e as habilidades para montar e desmontar, Kotov disse.

“Ter essas funcionalidades em sistema totalmente inorgânico é bastante notável, "Kotov disse." Há potencial para combiná-los com as propriedades benéficas de materiais inorgânicos, como resiliência ambiental, adsorção de luz e condutividade elétrica. "

Zhiyong Tang, professor colaborador do Centro Nacional de Nanociência e Tecnologia da China, disse, "Também é muito impressionante que tais suprapartículas possam ser usadas posteriormente como os blocos de construção para fabricar conjuntos ordenados tridimensionais. Este comportamento de automontagem secundária fornece uma maneira viável de obter nanoestruturas em grande escala que são importantes para a aplicação prática."

Kotov está atualmente trabalhando na "criação" dessas suprapartículas para produzir combustíveis sintéticos a partir do dióxido de carbono. O trabalho também tem aplicações na entrega de medicamentos e na pesquisa de células solares e pode reduzir drasticamente o custo de fabricação de grandes quantidades de suprapartículas.

"Ao replicar os processos de automontagem que permitem que os organismos vivos cresçam e se curem, podemos simplificar a produção de muitos sistemas nanoestruturados úteis a partir de semicondutores e metais, tanto que eles podem ser feitos em qualquer laboratório de escola secundária, "Kotov disse.