p Sempre foi o Santo Graal da ciência dos materiais descrever e controlar a relação estrutura-função do material. Nanopartículas são uma classe atraente de componentes para serem usados ​​em materiais funcionais porque exibem propriedades dependentes de tamanho, como superparamagnetismo e absorção plasmônica de luz. Além disso, controlar o arranjo de nanopartículas pode resultar em propriedades imprevistas, mas tais estudos são difíceis de realizar devido a abordagens eficientes limitadas para produzir nanoestruturas tridimensionais bem definidas. p De acordo com cientistas do Grupo de Materiais Biohybrid, liderado pelo Prof. Mauri Kostiainen, As nanopartículas carregadas da própria natureza - gaiolas de proteína e vírus - podem ser utilizadas para determinar a estrutura de nanomateriais compostos.

p Vírus e proteínas são partículas modelo ideais para serem usadas na ciência dos materiais, porque são geneticamente codificados e têm uma estrutura atomicamente precisa. Essas partículas biológicas bem definidas podem ser usadas para orientar o arranjo de outras nanopartículas em uma solução aquosa. No presente estudo, os pesquisadores mostram que a combinação do vírus do mosaico do tabaco nativo com nanopartículas de ouro de maneira controlada leva a fios de super-rede de metal-proteína.

p "Inicialmente, estudamos os aspectos geométricos da engenharia da superrede de nanopartículas. Nossa hipótese é que a proporção de tamanho de nanobastões de carga oposta (vírus TMV) e nanoesferas (nanopartículas de ouro) poderia ser usada com eficiência para controlar a geometria da superrede bidimensional. Fomos capazes de demonstrar isso. Ainda mais interessante, nossa caracterização estrutural revelou detalhes sobre os mecanismos de montagem cooperativa que funcionam como um zíper, levando a fios de superrede de alta proporção de aspecto, "Kostiainen diz." Controlar o hábito macroscópico de nanomateriais auto-organizados está longe de ser trivial, " ele adiciona.

p Potencial de fios de superrede para formar novos materiais

p Os resultados mostraram que as interações em nanoescala realmente controlam o hábito macroscópico dos fios da superrede formados. Os pesquisadores observaram que os fios macroscópicos formados sofrem uma torção helicoidal destra explicada pela atração eletrostática entre o vírus TMV de padrão assimétrico e as nanopartículas esféricas de carga oposta. Como as nanoestruturas plasmônicas afetam de forma eficiente a propagação da luz, a torção helicoidal resultou em propriedades ópticas assimétricas (dicroísmo circular plasmônico) do material.

p "Este resultado é inovador no sentido de que demonstra que as estruturas macroscópicas e propriedades físicas podem ser determinadas pela nanoestrutura detalhada, isto é, a sequência de aminoácidos das partículas de vírus. A engenharia genética lida rotineiramente com o projeto da sequência de aminoácidos das proteínas, e é uma questão de tempo quando hábito macroscópico semelhante ou ainda mais sofisticado e propriedades de função de estrutura são demonstrados para gaiolas de proteína projetadas ab-initio, "explica o Dr. Ville Liljeström que trabalhou no projeto durante três anos de seus estudos de doutorado.

p O grupo de pesquisa demonstrou uma prova de conceito mostrando que os fios de superrede podem ser usados ​​para formar materiais com propriedades físicas controladas por campos externos. Ao funcionalizar os fios da superrede com nanopartículas magnéticas, os fios podem ser alinhados por um campo magnético. Dessa maneira, eles produziram filmes de polarização plasmônica. O objetivo da demonstração foi mostrar que a automontagem eletrostática de nanopartículas pode ser potencialmente usada para formar materiais processáveis ​​para aplicações futuras.