p (Phys.org) —Um grupo de pesquisadores de várias instituições anexou polímeros terminados em tiol a nanopartículas de ouro e criaram micelas de superfície alterando o solvente de um favorável para o polímero para um menos favorável. p Rachelle M. Choueiri, et al. demonstraram que a padronização da superfície das nanopartículas, da agregação de superfície de polímeros em "patches, "pode ​​ser termodinamicamente controlada por meio da alteração das características do polímero e das propriedades do solvente. Além disso, o padrão de superfície pode ser travado no lugar reticulando o polímero. O trabalho deles aparece em Natureza .

p Partículas padronizadas de superfície tridimensionais têm se mostrado úteis como modelos para análogos coloidais de materiais reativos e transições de fase em sistemas líquidos, bem como surfactantes coloidais e modelos para sintetizar partículas híbridas. Pesquisas anteriores mostraram poucos exemplos de partículas coloidais desiguais no nível nanométrico. Mesmo quando os patches podem ser formados neste nível, normalmente não há mais do que dois patches por nanopartícula.

p Nas atuais moléculas de polímero de pesquisa amarradas a nanopartículas de ouro podem mudar de uma distribuição uniforme (isto é, um pincel de polímero) às micelas fixadas na superfície por meio de processos termodinâmicos. Especificamente, pode-se controlar o tamanho dos remendos alterando as dimensões do polímero e a densidade do enxerto. Pode-se controlar o número de patches por nanopartícula ajustando a proporção do diâmetro da nanopartícula e do tamanho do polímero.

p A primeira etapa foi ver se a mudança do solvente pode levar à formação do patch de polímero. Choueiri, et al. fez nanopartículas de ouro com diâmetros na faixa de 20 ± 1,0nm e 80 ± 1,5nm com poliestirenos terminados em tiol. Os poliestirenos tinham uma massa molecular de 29, 000 Daltons ou 50, 000 Daltons para ver se o peso molecular desempenhou um papel na formação do patch. As nanopartículas dispersas em DMF, que é um bom solvente para poliestireno, foram revestidos com uma camada uniformemente espessa. Eles exibiram dispersão de polímero uniformemente espessa. Quando agua, um solvente pobre, foi adicionado, a camada de polímero se transformou em remendos, que foi reversível após adição de DMF. O tamanho do remendo e o número por nanopartícula podem ser controlados pelo peso molecular do polímero.

p Dados esses resultados, Choueiri, et al. em seguida, explorou o que aconteceria se eles mudassem o diâmetro das nanopartículas, o comprimento do poliestireno, e a densidade dos polímeros de poliestireno amarrados à superfície. Em geral, seus estudos mostraram que o tamanho do patch pode ser controlado pelo comprimento do polímero e densidade da superfície, enquanto o número de patches por nanopartícula pode ser controlado alterando o diâmetro da nanopartícula e o comprimento do polímero. Estudos teóricos confirmaram que o componente termodinâmico dos padrões de superfície era devido às interações de polímero e solvente e quanto o polímero pode esticar de sua posição amarrada ao remendo de superfície.

p A próxima etapa foi ver se a forma da superfície alterou o padrão da superfície. Choueiri, et al. olhou para a segregação de polímero em nanobastões, nanocubos, e nanoprismas triangulares. Eles descobriram que os patches tendem a se formar nas pontas dos nanoraods e nas bordas do nanocubo e dos nanoprismas triangulares. Adicionalmente, eles testaram outros polímeros além do poliestireno e descobriram que alguns desses polímeros formaram manchas em nanoesferas de ouro após alterar certas propriedades do solvente, tais como pH ou hidrofobicidade.

p Finalmente, eles testaram a automontagem de nanopartículas irregulares em um solvente pobre. Eles descobriram que depois de tempo suficiente, the patterned nanoparticles exhibited new binding modalities in DMF mixed with water.

p The nanocubes, em particular, showed a unique "checkerboard" self-assembled structure. This is different from when the nanocubes were evenly coated with polystyrene and then solvent changes were made. Nesse caso, the pattern was "face-to-face" rather than checkerboard.

p This research provides a new way to pattern nanoparticle surfaces that is versatile and tunable to the desired number of patches and nanoparticle shapes. Future research will involve exploring more nanoparticle shapes and polymer systems to see how this strategy can produce unique self-assembled structures and tailor new functionalities to patchy nanoparticles. p © 2016 Phys.org