p Cientistas de materiais da Duke University teorizaram uma nova abordagem de "óleo e vinagre" para a engenharia de materiais de automontagem de arquiteturas incomuns feitas de nanopartículas esféricas. As estruturas resultantes podem ser úteis para aplicações em óptica, plasmônica, eletrônica e catálise química em vários estágios. p A nova abordagem apareceu online em 25 de março no jornal ACS Nano .

p Deixados com suas próprias tendências, um sistema de nanopartículas esféricas suspensas projetadas para se agrupar tentará maximizar seus pontos de contato, compactando-se o mais firmemente possível. Isso resulta na formação de clusters aleatórios ou tridimensionais, estrutura cristalina.

p Mas os cientistas de materiais muitas vezes querem construir estruturas mais abertas de dimensões inferiores, como cordas ou folhas, para tirar proveito de certos fenômenos que podem ocorrer nos espaços entre diferentes tipos de partículas. E eles estão sempre em busca de maneiras inteligentes de controlar com precisão os tamanhos e posicionamentos desses espaços e partículas.

p No novo estudo, Gaurav Arya, professor associado de engenharia mecânica e ciência dos materiais na Duke, propõe um método que aproveita as camadas formadas por líquidos que, como uma garrafa de vinagrete deixada na prateleira por muito tempo, recusar-se a se misturar.

p Quando nanopartículas esféricas são colocadas em tal sistema, eles tendem a formar uma única camada na interface dos líquidos opostos. Mas eles não precisam ficar lá. Ao anexar moléculas de "óleo" ou "vinagre" às ​​superfícies das partículas, os pesquisadores podem fazê-los flutuar mais de um lado da linha divisória do que do outro.

p "As partículas querem maximizar seu número de contatos e formar estruturas semelhantes a massa, mas ao mesmo tempo, a interface dos diferentes líquidos está tentando forçá-los em duas camadas, "disse Arya." Então você tem uma competição de forças, e você pode usar isso para formar diferentes tipos de estruturas únicas e interessantes. "

p A ideia de Arya é controlar com precisão a quantidade que cada nanopartícula esférica é repelida por um ou outro líquido. E de acordo com seus cálculos, alterando esta propriedade juntamente com outras, como a composição e o tamanho das nanopartículas, os cientistas de materiais podem fazer todos os tipos de formas interessantes, de estruturas semelhantes a moléculas finas a estruturas em zigue-zague, onde apenas duas nanopartículas se tocam por vez. Pode-se até imaginar várias camadas diferentes trabalhando juntas para organizar um sistema de nanopartículas.

p No papel de prova de conceito, as nanopartículas podem ser feitas de qualquer coisa. Ouro ou semicondutores podem ser úteis para dispositivos plasmônicos e elétricos, enquanto outros elementos metálicos podem catalisar várias reações químicas. Os substratos opostos que formam a interface, Enquanto isso, são modelados a partir de vários tipos de polímeros que também podem ser usados ​​em tais aplicações.

p "Até agora neste artigo, nós apenas introduzimos a abordagem de montagem e demonstramos seu potencial para criar esses arranjos exóticos que você normalmente não obteria, "disse Arya." Há muito mais coisas para fazer a seguir. Para um, gostaríamos de explorar o repertório completo de possíveis estruturas e fases que os pesquisadores podem fazer usando este conceito. Também estamos trabalhando em estreita colaboração com experimentalistas para testar todos os recursos dessa abordagem. "