Une équipe de scientifiques dirigée par Eugenia Kumacheva du Département de chimie de l'Université de Toronto a découvert un moyen de prédire l'organisation des nanoparticules sous des formes plus grandes en les traitant à peu près de la même manière que des ensembles de molécules formés à partir de réactions chimiques standard.
"Actuellement, aucun modèle n'existe décrivant l'organisation des nanoparticules, ", explique Kumacheva. "Nos travaux ouvrent la voie à la prédiction des propriétés d'ensembles de nanoparticules et au développement de nouvelles règles de conception pour de telles structures."
L'objectif de la nanoscience se déplace progressivement de la synthèse de nanoparticules individuelles à leur organisation dans des structures plus larges. Afin d'utiliser des ensembles de nanoparticules dans des dispositifs fonctionnels tels que des dispositifs de stockage à mémoire ou des guides d'ondes optiques, il est important de maîtriser leur structure.
Selon les observations des chercheurs, l'auto-organisation des nanoparticules est une stratégie efficace pour produire des nanostructures complexes, architectures hiérarchiques. "La dernière décennie a été témoin de grands progrès dans les nanosciences - en particulier l'auto-assemblage des nanoparticules - mais la prédiction quantitative de l'architecture des ensembles de nanoparticules et de la cinétique de leur formation reste un défi, " poursuit-elle. " Nous rapportons la remarquable similitude entre l'auto-assemblage de nanoparticules métalliques et les réactions chimiques conduisant à la formation de molécules de polymère. Les nanoparticules agissent comme des unités simples multifonctionnelles, qui forment réversible, liaisons non covalentes à des angles de liaison spécifiques et s'organisent en un polymère hautement ordonné."
"Nous avons développé une nouvelle approche qui permet une prédiction quantitative de l'architecture de linéaire, ramifié, et des nanostructures auto-assemblées cycliques, leurs nombres d'agrégation et leur distribution de taille, et la formation d'isomères structuraux."
Kumacheva a été rejointe dans la recherche par les boursiers postdoctoraux Kun Liu, Nana Zhao et Wei Li, et ancien doctorant Zhihong Nie, avec le professeur Michael Rubinstein de l'Université de Caroline du Nord. En tant que chimistes des polymères, l'équipe a jeté un regard non conventionnel sur l'organisation des nanoparticules.
"Nous les avons traités comme des molécules, pas des particules, qui, dans un procédé ressemblant à une réaction de polymérisation, s'organiser en assemblages de type polymère, " dit Kumacheva. " En utilisant cette analogie, nous avons utilisé la théorie de la polymérisation et prédit l'architecture des soi-disant « molécules » et avons également trouvé d'autres, des fonctionnalités inattendues qui peuvent trouver des applications intéressantes."
