p A automontagem e cristalização de nanopartículas (NPs) é geralmente um processo complexo, com base na evaporação ou precipitação de blocos de construção NP. A obtenção de supercristais de alta qualidade é lenta, dependente da formação e manutenção de condições de cristalização homogêneas. Estudos recentes têm usado a pressão aplicada como um método homogêneo para induzir várias transformações estruturais e transições de fase em montagens de nanopartículas pré-ordenadas. Agora, em trabalho publicado recentemente no Journal of Physical Chemistry Letters , uma equipe de pesquisadores alemães que estuda soluções de nanopartículas de ouro revestidas com poli (etilenoglicol) - (PEG-) ligantes baseados em descobriu que os supercristais podem ser induzidos a se formar rapidamente dentro de toda a suspensão. p Nas últimas décadas, tem havido um interesse considerável na formação de supercristais de nanopartículas (NP), que podem exibir propriedades ajustáveis ​​e coletivas que são diferentes daquelas de suas partes componentes, e que têm aplicações potenciais em áreas como óptica, eletrônicos, e plataformas de sensores. Embora a formação de supercristais de alta qualidade seja normalmente um processo lento e complexo, pesquisas recentes mostraram que a aplicação de pressão pode induzir nanopartículas de ouro a formar supercristais. Com base nisso e no efeito estabelecido dos sais na solubilidade das nanopartículas de ouro (AuNP) revestidas com ligantes à base de PEG, O Dr. Martin Schroer e sua equipe realizaram uma série de experimentos investigando o efeito da variação da pressão nas nanopartículas de ouro em soluções aquosas. Eles fizeram uma observação inesperada - quando um sal é adicionado à solução, as nanopartículas cristalizam a uma certa pressão. O diagrama de fase é muito sensível, e a cristalização pode ser ajustada variando o tipo de sal adicionado, e sua concentração.

p A equipe usou espalhamento de raios-x de pequeno ângulo (SAXS) na linha de luz I22 para estudar a cristalização in situ com diferentes sais de cloreto (NaCl, KCl, RbCl, CsCl). Como o Dr. Schroer explica,

p I22 é uma das poucas linhas de luz a oferecer um ambiente de alta pressão, e é incomum porque a configuração experimental é facilmente gerenciada pelos próprios usuários. A equipe da linha de luz é excelente, e somos particularmente gratos por sua experiência em processamento de dados, o que foi inestimável. "

p O diagrama de fase de concentração de pressão de sal resultante mostra que a cristalização é o resultado do efeito combinado de sal e pressão sobre os revestimentos de PEG. A formação de supercristais ocorre apenas em altas concentrações de sal, e é reversível. O aumento da concentração de sal leva a uma diminuição contínua da pressão de cristalização, ao passo que a estrutura da rede e o grau de cristalinidade são independentes do tipo de sal e da concentração.

p Ao atingir a pressão de cristalização, os supercristais formam-se em toda a suspensão; comprimir ainda mais o líquido resulta em mudanças da constante de rede, mas nenhuma cristalização adicional ou transições estruturais. Esta técnica deve ser aplicável a uma variedade de nanomateriais, e estudos futuros podem revelar insights sobre a formação de supercristais que ajudarão a entender os processos de cristalização e permitir o desenvolvimento de métodos novos e mais rápidos para a síntese de supercristais NP.

p A cristalização NP parece ser instantânea, mas neste conjunto de experimentos houve um atraso de cerca de 30 segundos entre a aplicação da pressão e a realização das medições SAXS. Dr. Schroer e sua equipe estão retornando a Diamond no final deste ano para realizar estudos resolvidos pelo tempo para investigar mais profundamente esse fenômeno.