p Imagine se um material se organizasse em uma forma adequada para sua aplicação, por exemplo, um catalisador que maximiza sua própria área de superfície para maior eficiência ou um micro-atuador que forma apêndices para agarrar objetos próximos. Esta é a promessa da automontagem:tornar complexo, materiais funcionais, deixando a matéria se moldar. Ainda, nem toda matéria que se auto-monta em formas interessantes acaba tendo uma função útil em sua forma final. Pesquisadores do grupo Self-Organizing Matter descobriram recentemente que a troca iônica permite que eles separem o processo de automontagem do material resultante. Suas descobertas foram publicadas em Materiais avançados em 16 de novembro e destacado em Natureza e Nature Reviews Materials . p Com suas formas bonitas e complexas, os nanocompósitos estudados pelo grupo da Matéria Auto-Organizadora parecem bastante notáveis ​​(veja a ilustração). Ainda, Ph.D. os alunos Hans Hendrikse e Arno van der Weijden queriam mais do que belas estruturas e estavam ansiosos para também utilizar a funcionalidade dos nanocompósitos. Incentivado pela capacidade de moldagem e layout estrutural de seus nanocompósitos, eles começaram a investigar as opções junto com pesquisadores da Universidade de Amsterdã, ARNCL, Leiden University e Virginia Tech.

p A equipe de pesquisa começou com nanocompósitos que consistiam em carbonato de bário (BaCO ₃ ) nanocristais incorporados em uma sílica (SiO ₂ ) matriz e os converteu em sulfeto de cádmio (CdS). Primeiro, eles estabeleceram uma rota para converter de forma reproduzível os nanocompósitos neste material final, ao investigar as propriedades dos nanocompósitos durante a troca iônica. Por meio de análises com microscopia eletrônica e difração de raios-X, a equipe aprendeu algo fascinante:o tamanho pequeno do BaCO ₃ os nanocristais os tornaram excepcionalmente suscetíveis a reações de troca iônica, enquanto o SiO circundante ₂ a matriz forneceu estabilidade mecânica para manter a forma do nanocompósito original durante a conversão. Hans Hendrikse diz, "é quase como se estivéssemos trocando alguns dos tijolos de uma casa enquanto mantemos a estrutura geral intacta."

p Com base nesses insights, expandir a seleção de materiais foi simples e novas rotas foram desenvolvidas para alterar a composição do nanocompósito para vários cádmios, ferro, sais de níquel e manganês. Além disso, o nanocompósito original pode ser moldado em uma grande seleção de formas pré-determinadas. Todas essas formas podem ser convertidas em qualquer uma das composições mencionadas acima. Portanto, não só é possível converter nanocompósitos, também há uma variedade de materiais e formas para escolher de forma intercambiável.

p Finalmente, a equipe explorou as aplicações potenciais desta nova abordagem. Por exemplo, eles descobriram que os nanocompósitos contendo níquel podem ser usados ​​como catalisadores para o processo de reforma a seco, que supera os catalisadores tradicionais em baixas temperaturas. Além disso, a equipe sintetizou magnetita controlada por forma (Fe ₃ O ₄ ) nanocompósitos que podem ser movidos e reorientados usando suas propriedades magnéticas. Finalmente, eles criaram atuadores microscópicos ativados por feixe eletrônico, utilizando a flexibilidade introduzida durante uma das reações de troca iônica em conjunto com as propriedades de encolhimento da matriz de sílica. Resumidamente, eles descobriram reações de troca iônica de preservação de forma que abrem novas rotas para materiais auto-montados com vários novos, propriedades funcionais.