p Um projeto para projetar novos materiais usando combinações difíceis de nanocristais foi desenvolvido por uma equipe de pesquisadores da Universidade da Pensilvânia e da Universidade de Michigan. p O trabalho pode levar a melhorias nos nanocristais já usados ​​em displays, imagens e diagnósticos médicos, e permitir novos materiais com propriedades anteriormente impossíveis.

p Os pesquisadores podem fazer materiais com propriedades novas e interessantes reunindo nanocristais de diferentes composições, tamanhos e formas. O desafio é fazer isso de forma organizada. Agora, a equipe Penn e U-M desenvolveram uma estratégia que explora as nanopartículas disponíveis e descobre como juntá-las.

p "É um daqueles problemas em que 'gosta, gosta, '"disse a recente graduada em Ph.D. Katherine Elbert, que liderou este estudo enquanto trabalhava no laboratório de Chris Murray, um professor da Penn Integrates Knowledge (PIK) em ciência e engenharia de materiais.

p Essa tendência significa que os diferentes tipos de nanocristais muitas vezes se separam, formando bolhas desordenadas em vez de integradas, sólidos ordenados.

p "Aqui, estamos tentando superar essa barreira e fazer materiais nos quais os nanocristais sejam precisamente acoplados a seus vizinhos para hibridizar suas propriedades, "Elbert disse.

p Modelagem de computador pelo grupo de Sharon Glotzer, o ilustre professor de engenharia da Universidade John W. Cahn na U-M, demonstrou uma maneira de contornar essa barreira revestindo as nanopartículas com moléculas que alteram sua forma no que diz respeito às nanopartículas vizinhas.

p "Podemos alavancar essas mudanças sutis para impulsionar a montagem em oposição à segregação, "disse Thi Vo, Bolsista de pesquisa U-M em engenharia química.

p Um dos maiores desafios na área de pesquisa é o grande número e tipos de nanocristais - com enormes bibliotecas de nanocristais com fórmulas químicas variadas, tamanhos e formas.

p "Colocar cada 'tijolo' exatamente no lugar certo seria intransponível, "Murray disse." Mas se você puder encontrar as regras pelas quais a natureza deseja montar nanocristais, e você sabe como otimizar as condições e o design preciso dos blocos, agora você tem aquele projeto para fazer diferentes classes de materiais. "

p O grupo de Glotzer vasculhou a biblioteca de partículas que o grupo de Murray poderia fazer, modelar interações entre pares de nanocristais para ver como eles podem se montar em diferentes estruturas desejadas. O estudo computacional recomendou tamanhos, formas, tipos de materiais e ambientes químicos para experimentos de acompanhamento no laboratório.

p Os pesquisadores se concentraram em duas classes de nanocristais com composições muito diferentes, tamanhos e estruturas neste estudo - um com propriedades ópticas interessantes e outro com propriedades elétricas úteis. Usualmente, eles não gostam de se misturar. Mas se eles fizeram, poderíamos potencialmente combiná-los para fazer células solares que podem converter a luz infravermelha em eletricidade de forma mais eficiente, entre outras possibilidades.

p Quando a equipe controlou com precisão os tamanhos e formas da superfície dos nanocristais com essas moléculas de revestimento, para que as combinações certas de cristais se atraíssem, eles foram capazes de criar estruturas integradas. Esses resultados podem ser aplicados a outros tipos de materiais com apenas pequenos ajustes.

p "Ao construir componentes em nanoescala e organizá-los sob um conjunto universal de condições, podemos obter propriedades de materiais que não coexistem ou são extremamente difíceis de reunir. Agora, temos uma estratégia para fazer os nanocristais se acoplarem e se sobreporem, "Murray disse.

p O papel em Avanços da Ciência é intitulado "Forma nanocristal anisotrópica e design de ligante para co-montagem."