p A questão de quantos nanocristais poliédricos de prata podem ser empacotados em supercristais de tamanho milimétrico pode não estar queimando em muitos lábios, mas a resposta é importante para um dos mais novos campos de alta tecnologia da atualidade - plasmonics! Os pesquisadores do Lawrence Berkeley National Laboratory do DOE (Berkeley Lab) podem ter aberto a porta para uma abordagem mais simples para a fabricação de materiais plasmônicos, induzindo nanocristais de prata em forma poliédrica a se automontar em supercristais tridimensionais da maior densidade possível. p A plasmônica é o fenômeno pelo qual um feixe de luz é confinado em espaços superlotados, permitindo que ele seja manipulado para fazer coisas que um feixe de luz em um espaço aberto não pode. Este fenômeno é uma grande promessa para computadores super rápidos, microscópios que podem ver objetos em nanoescala com luz visível, e até mesmo a criação de tapetes de invisibilidade. Um grande desafio para o desenvolvimento da tecnologia plasmônica, Contudo, é a dificuldade de fabricar metamateriais com interfaces nanométricas entre metais nobres e dielétricos.

p Peidong Yang, um químico da Divisão de Ciências de Materiais do Berkeley Lab, liderou um estudo no qual nanocristais de prata de uma variedade de formas poliédricas se auto-organizaram em superestruturas exóticas de tamanho milimetrado por meio de uma técnica de sedimentação simples baseada na gravidade. A primeira demonstração da formação desses supercristais de prata em grande escala por meio de sedimentação é descrita em um artigo na revista Materiais da Natureza intitulado "Auto-montagem de nanocristais de prata poliédrica uniformes em embalagens mais densas e superredes exóticas." Yang, que também possui nomeações no Departamento de Química e no Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da University of California Berkeley, é o autor correspondente.

p "Nós mostramos por meio de experimentos e simulação de computador que uma gama altamente uniforme, cristais poliédricos de prata em nanoescala podem se automontar em estruturas que foram calculadas para serem as embalagens mais densas dessas formas, "Yang diz." Além disso, no caso do octaedra, mostramos que o controle da concentração de polímero nos permite sintonizar entre uma estrutura de empacotamento bem conhecida e uma nova estrutura de empacotamento que apresenta motivos helicoidais complexos. "

p No Materiais da Natureza artigo Yang e seus co-autores descrevem uma técnica de síntese de poliol que foi usada para gerar nanocristais de prata em várias formas, incluindo cubos, cubos truncados, cuboctaedra, octaedros truncados e octaedros em uma faixa de tamanhos de 100 a 300 nanômetros. Esses nanocristais poliédricos uniformes foram então colocados em solução, onde se montaram em supercristais densos de cerca de 25 milímetros quadrados por sedimentação gravitacional. Embora o processo de montagem possa ser realizado em solução a granel, o fato de a montagem ocorrer nos reservatórios dos canais de microarranjos proporcionou a Yang e seus colaboradores um controle preciso das dimensões da superrede.

p "Em um experimento típico, uma solução diluída de nanopartículas foi carregada em um reservatório que foi então inclinado, fazendo com que as partículas gradualmente sedimentem e se juntem no fundo do reservatório, " Yang says. "More concentrated solutions or higher angles of tilt caused the assemblies to form more quickly."

p The assemblies generated by this sedimentation procedure exhibited both translational and rotational order over exceptional length scales. In the cases of cubes, truncated octahedra and octahedra, the structures of the dense supercrystals corresponded precisely to their densest lattice packings. Although sedimentation-driven assembly is not new, Yang says this is the first time the technique has been used to make large-scale assemblies of highly uniform polyhedral particles.

p "The key factor in our experiments is particle shape, a feature we have found easier to control, " Yang says. "When compared with crystal structures of spherical particles, our dense packings of polyhedra are characterized by higher packing fractions, larger interfaces between particles, and different geometries of voids and gaps, which will determine the electrical and optical properties of these materials."

p The silver nanocrystals used by Yang and his colleagues are excellent plasmonic materials for surface-enhanced applications. Packing the nanocrystals into three-dimensional supercrystals allows them to be used as metamaterials with the unique optical properties that make plasmonic technology so intriguing.

p "Our self-assembly process for these silver polyhedral nanocrystals may give us access to a wide range of interesting, scalable nanostructured materials with dimensions that are comparable to those of bulk materials, " Yang says.