p Uma nova abordagem poderia ajudar os cientistas de materiais a identificar as moléculas apropriadas para usar a fim de sintetizar nanomateriais alvo. O método foi desenvolvido por Daniel Packwood do Instituto de Ciências Integradas de Material Celular da Universidade de Kyoto (iCeMS) e Taro Hitosugi do Instituto de Tecnologia de Tóquio. Envolve conectar as propriedades químicas das moléculas com as nanoestruturas que se formam como resultado de sua interação. Uma técnica de aprendizado de máquina gera dados que são usados ​​para desenvolver um diagrama que categoriza diferentes moléculas de acordo com as formas nanométricas que elas formam. p A fabricação de nanomateriais usando uma abordagem de baixo para cima requer a localização de moléculas precursoras que interagem e se alinham corretamente umas com as outras à medida que se automontam. Mas tem sido um grande desafio saber como as moléculas precursoras irão interagir e que formas irão formar.

p A fabricação de baixo para cima de nanofitas de grafeno está recebendo muita atenção devido ao seu uso potencial em eletrônica, engenharia de tecidos, construção, e bioimagem. Uma maneira de sintetizá-los é usando moléculas precursoras de biantraceno que possuem grupos funcionais de bromo ligados a elas. Os grupos de bromo interagem com um substrato de cobre para formar cadeias nanométricas. Quando essas correntes são aquecidas, eles se transformam em nanofitas de grafeno.

p Packwood e Hitosugi testaram seu simulador usando este método para construir nanofitas de grafeno.

p O modelo usa dados sobre as propriedades químicas de uma variedade de moléculas que podem ser anexadas ao biantraceno para funcionalizá-lo e facilitar sua interação com o cobre. Os dados passaram por uma série de processos que levaram à formação de um dendrograma.

p Isso mostrou que anexar moléculas de hidrogênio ao biantraceno levou ao desenvolvimento de nano-cadeias unidimensionais fortes. Flúor, bromo, cloro, os grupos funcionais amidogênio e vinil levaram à formação de nanocadeias moderadamente fortes. Os grupos funcionais trifluorometil e metil levaram à formação de ilhas unidimensionais fracas de moléculas, e grupos de hidróxido e aldeído levaram à formação de fortes ilhas bidimensionais em forma de ladrilhos.

p As informações produzidas no dendograma mudaram com base nos dados de temperatura fornecidos. As categorias acima se aplicam quando as interações são conduzidas a -73 ° C. Os resultados mudaram com temperaturas mais altas. Os pesquisadores recomendam aplicar os dados em baixas temperaturas, onde o efeito das propriedades químicas dos grupos funcionais nas nanoformas são mais claros.

p A técnica pode ser aplicada a outros substratos e moléculas precursoras. Os pesquisadores descrevem seu método como análogo à tabela periódica de elementos químicos, que agrupa átomos com base em como eles se ligam uns aos outros. "Contudo, a fim de realmente provar que os dendrogramas ou outras abordagens baseadas em informática podem ser tão valiosos para a ciência dos materiais quanto a tabela periódica, devemos incorporá-los em um verdadeiro experimento de fabricação de nanomateriais de baixo para cima, "concluem os pesquisadores em seu estudo publicado na revista Nature Communications . "Atualmente, estamos buscando essa direção em nossos laboratórios."