p Pesquisadores da Brown University montaram complexas superestruturas em macroescala a partir de blocos de construção de nanopartículas em forma de pirâmide. A pesquisa, descrito no jornal Natureza , demonstra uma nova maneira promissora de trazer as propriedades úteis das nanopartículas para materiais e dispositivos em macroescala. p "Tem havido muita pesquisa na fabricação de superestruturas a partir de nanopartículas esféricas, mas muito menos usando blocos de construção tetraédricos, "disse Ou Chen, professor assistente de química na Brown e autor sênior do estudo. “Os tetraedros abrem a possibilidade de fazer estruturas muito mais complexas, e a superestrutura 3-D que demonstramos aqui é uma das mais complexas já montadas a partir de componentes de nanopartícula única. "

p O grupo de pesquisa de Chen desenvolveu os blocos de construção usados ​​no estudo há um ano. As partículas são pontos quânticos - semicondutores em nanoescala que podem absorver e emitir luz. Sua forma tetraédrica (semelhante a uma pirâmide) tem vantagens importantes sobre as esferas, Chen diz, ao usá-los para construir estruturas maiores. Os tetraedros podem se compactar com menos espaço vazio do que as esferas, tornando as estruturas potencialmente mais robustas. Além disso, as partículas utilizadas no estudo são anisotrópicas, o que significa que eles têm propriedades diferentes dependendo de sua orientação em relação uns aos outros. Esferas, por outro lado, são iguais em todas as direções.

p No caso dos pontos quânticos tetraédricos, a anisotropia foi gerada pelo tratamento de uma face plana, ou faceta, de cada pirâmide com um ligante diferente (um agente de ligação química) do que as outras facetas.

p "Os ligantes ajudam a direcionar o processo de toque que ocorre quando duas partículas se unem faceta a faceta, "disse Yasutaka Nagaoka, um pesquisador de pós-doutorado no grupo de Chen e o maior contribuinte para o projeto. "Nesse caso, facetas com ligantes semelhantes se atraem, que oferece um certo grau de controle sobre como as partículas se organizam. "

p Isso está em contraste com as esferas isotrópicas, que se organizam aleatoriamente.

p "A anisotropia aumenta a complexidade das superestruturas que podemos fazer em comparação com o uso de esferas isotrópicas, "Disse Chen." Também nos dá algum poder para controlar o alinhamento atômico das partículas nos supercristais, o que poderia dar origem a propriedades interessantes. Por exemplo, você pode prever que o alinhamento dará origem a melhores propriedades eletrônicas porque os elétrons saltam mais facilmente através da rede da superestrutura. "

p Para seu estudo, Chen e seus colegas dissolveram seus pontos quânticos tetraédricos em solução, em seguida, permitiu que as partículas se montassem em três tipos diferentes de superestruturas:fios unidimensionais, redes cristalinas bidimensionais e supercristais tridimensionais.

p Os supercristais 3-D foram particularmente interessantes, Chen diz, por causa de sua complexidade e da maneira interessante como se formaram. As nanopartículas individuais formaram primeiro aglomerados semelhantes a bolas de 36 partículas cada. Esses aglomerados formaram então as superestruturas maiores. Quando os pesquisadores caracterizaram a estrutura em detalhes usando espalhamento de raios-X, eles descobriram que a estrutura atômica da rede estava de fato alinhada, como eles esperavam.

p Agora que eles mostraram um método para formar as estruturas, a próxima etapa é interrogar suas propriedades.

p "Os blocos de construção de pontos quânticos são interessantes por si só, "Disse Chen." Eles têm uma dinâmica interessante de fótons, o que pode se traduzir em propriedades ópticas interessantes nas superestruturas.

p "Precisamos entender como montar essas estruturas maiores e mais complexas, "ele disse." Eu acho que isso será uma ponte que trará a dinâmica da nanoescala para a macroescala e permitirá novos tipos de metamateriais e dispositivos. "