(PhysOrg.com) -- Un équilibre délicat des forces atomiques peut être exploité pour créer des superamas de nanoparticules de taille uniforme --- un attribut important pour de nombreuses applications nanotechnologiques mais difficile à réaliser, Des chercheurs de l'Université du Michigan disent.

Le même type de forces est à l'œuvre pour rassembler les éléments constitutifs des virus, et les structures de superamas inorganiques dans cette recherche sont à bien des égards similaires aux virus.

Les professeurs de génie chimique de l'UM, Nicholas Kotov et Sharon Glotzer, ont dirigé la recherche. Les résultats sont nouvellement publiés en ligne dans Nature Nanotechnologie .

Dans un autre cas de forces se comportant de manière inattendue à l'échelle nanométrique, ils ont découvert que si vous commencez avec de petits blocs de construction à l'échelle nanométrique dont la taille est suffisamment variée, la force de répulsion électrostatique et la force d'attraction de van der Waals s'équilibreront et limiteront la croissance des amas. Cet équilibre permet la formation d'amas de taille uniforme.

"La percée ici est que nous avons découvert un mécanisme générique qui fait que ces nanoparticules s'assemblent en structures presque parfaites, " dit Glotzer. " La physique que nous voyons n'est pas spéciale à ce système, et pourrait être exploité avec d'autres matériaux. Maintenant que nous savons comment cela fonctionne, nous pouvons concevoir de nouveaux blocs de construction qui s'assembleront de la même manière."

Les superamas inorganiques --- appelés techniquement "supraparticules" --- que les chercheurs ont créés à partir de rouge, le séléniure de cadmium en poudre ne sont pas des virus artificiels. Mais ils partagent de nombreux attributs avec les formes de vie les plus simples, y compris la taille, forme, structure noyau-coque et les capacités d'assemblage et de démontage, dit Kotov.

"Avoir ces fonctionnalités dans un système totalement inorganique est assez remarquable, " a déclaré Kotov. "Il est possible de les combiner avec les propriétés bénéfiques des matériaux inorganiques tels que la résilience environnementale, l'adsorption de la lumière et la conductivité électrique."

Zhiyong Tang, professeur collaborateur au Centre national des nanosciences et de la technologie en Chine, mentionné, "Il est également très impressionnant que de telles supraparticules puissent être utilisées comme éléments constitutifs pour fabriquer des assemblages tridimensionnels ordonnés. Ce comportement d'auto-assemblage secondaire offre un moyen réalisable d'obtenir des nanostructures à grande échelle qui sont importantes pour une application pratique."

Kotov travaille actuellement à « reproduire » ces supraparticules pour produire des carburants synthétiques à partir de dioxyde de carbone. Les travaux ont également des applications dans l'administration de médicaments et la recherche sur les cellules solaires et pourraient réduire considérablement le coût de fabrication de grandes quantités de supraparticules.

"En reproduisant les processus d'auto-assemblage qui permettent aux organismes vivants de croître et de guérir, nous pouvons simplifier la production de nombreux systèmes nanostructurés utiles à partir de semi-conducteurs et de métaux à tel point qu'ils peuvent être fabriqués dans n'importe quel laboratoire de lycée, " a déclaré Kotov.