p Usando química direta e um mix-and-match, estratégia modular, pesquisadores desenvolveram uma abordagem simples que pode produzir mais de 65, 000 tipos diferentes de nanopartículas complexas, cada um contendo até seis materiais diferentes e oito segmentos, com interfaces que podem ser exploradas em aplicações elétricas ou ópticas. Essas nanopartículas em forma de bastão têm cerca de 55 nanômetros de comprimento e 20 nanômetros de largura - em comparação, um cabelo humano tem cerca de 100, 000 nanômetros de espessura - e muitos são considerados entre os mais complexos já feitos. p Um artigo que descreve a pesquisa, por uma equipe de químicos da Penn State, aparece em 24 de janeiro, 2020 na revista Ciência .

p "Há muito interesse no mundo da nanociência em fazer nanopartículas que combinam vários materiais diferentes - semicondutores, catalisadores, ímãs, materiais eletrônicos, "disse Raymond E. Schaak, Professor DuPont de Química de Materiais na Penn State e o líder da equipe de pesquisa. "Você pode pensar em ter diferentes semicondutores ligados entre si para controlar como os elétrons se movem através de um material, ou organizar materiais de maneiras diferentes para modificar sua óptica, catalítico, ou propriedades magnéticas. Podemos usar computadores e conhecimento químico para prever muito disso, mas o gargalo está em realmente fazer as partículas, especialmente em uma escala grande o suficiente para que você possa realmente usá-los. "

p A equipe começa com nanobastões simples compostos de cobre e enxofre. Em seguida, eles substituem sequencialmente parte do cobre por outros metais usando um processo chamado "troca catiônica". Ao alterar as condições de reação, eles podem controlar onde no nanorod o cobre é substituído - em uma extremidade da haste, em ambas as extremidades simultaneamente, ou no meio. Eles podem então repetir o processo com outros metais, que também podem ser colocados em locais precisos dentro dos nanobastões. Ao realizar até sete reações sequenciais com vários metais diferentes, eles podem criar um verdadeiro arco-íris de partículas - mais de 65, 000 combinações diferentes de materiais de sulfeto de metal são possíveis.

p "A verdadeira beleza do nosso método é a sua simplicidade, "disse Benjamin C. Steimle, um estudante de graduação na Penn State e o primeiro autor do artigo. "Costumava levar meses ou anos para fazer até mesmo um tipo de nanopartícula que contivesse vários materiais diferentes. Dois anos atrás, estávamos realmente entusiasmados por podermos fazer 47 nanopartículas de sulfeto de metal diferentes usando uma versão anterior desta abordagem. Agora que temos fez alguns novos avanços significativos e aprendeu mais sobre esses sistemas, podemos ir muito além do que qualquer um foi capaz de fazer antes. Agora somos capazes de produzir nanopartículas com complexidade anteriormente inimaginável simplesmente controlando a temperatura e a concentração, todos usando vidraria de laboratório padrão e princípios cobertos em um curso de Introdução à Química. "

p "O outro aspecto realmente interessante deste trabalho é que ele é racional e escalonável, "disse Schaak." Porque entendemos como tudo funciona, podemos identificar uma nanopartícula altamente complexa, planeje uma maneira de fazer isso, e depois vá para o laboratório e realmente faça-o com bastante facilidade. E, essas partículas podem ser feitas em quantidades úteis. Em princípio, agora podemos fazer o que quisermos e o quanto quisermos. Ainda existem limitações, é claro, não podemos esperar até que possamos fazer isso com ainda mais tipos de materiais, mas mesmo com o que temos agora, muda a forma como pensamos sobre o que é possível fazer. "