Un structuré, Le filament mésocalaire d'or et de nanoparticules de carbone formé via l'ODA dans l'eau ressemble intentionnellement au caractère chinois pour «roi».
Les scientifiques du Centre des matériaux à l'échelle nanométrique et de la Division des biosciences d'Argonne ont démontré une méthode remarquablement simple, élégant, et un moyen rentable d'assembler des nanoparticules dans des structures plus grandes de toute forme et forme souhaitées à volonté via un processus appelé "assemblage dirigé optiquement".
L'assemblage optiquement dirigé (ODA) implique des suspensions de nanoparticules d'or et de carbone dans l'eau. Une petite goutte de la suspension est déposée sur une lame de verre, et un laser de faible puissance est focalisé sur une petite région à l'intérieur de la gouttelette près de sa surface. Grâce à un processus complexe de piégeage optique, chauffage, évaporation, écoulement de fluide convectif, et interactions chimiques, les nanoparticules fusionnent près du foyer laser et lorsque l'expérimentateur déplace le foyer laser dans la gouttelette, un filament continu du matériau fondu suit.
Interactions des nanoparticules or-carbone. (a) image MET de la pointe d'un filament or-carbone ; (b) image MET de nanoparticules d'or encapsulées dans la pointe; (c) Configuration initiale des nanoparticules d'or-carbone pour une simulation de dynamique moléculaire ; et (d) résultat de la dynamique moléculaire après 10 ns montrant le mouillage d'une nanoparticule d'or par des atomes de carbone dans la gamme 450K. Ces résultats indiquent la possibilité d'encapsulation de nanoparticules d'or par du carbone.
Ces structures remarquables restent complètement intactes même après la vidange du fluide. De cette manière, des filaments « fabriqués à la main » d'une longueur allant jusqu'à un millimètre et 10 à 60 fois plus larges que les nanoparticules d'origine peuvent être formés avec une forme et un design arbitraires. Les architectures hiérarchiques résultantes peuvent être utiles pour une variété d'applications, y compris la détection biologique, électronique, optique, et les technologies énergétiques émergentes. Comme première démonstration, les chercheurs ont fabriqué à la main un glyphe microscopique – le symbole chinois du « roi ».
L'agrégation métal-métal irréversible n'est observée qu'en présence de carbone. Les scientifiques du groupe Théorie et modélisation du CNM ont utilisé des simulations de dynamique moléculaire pour modéliser les configurations de nanoparticules or-carbone et le comportement de mouillage.
