(PhysOrg.com) -- Contrôler le comportement des nanoparticules peut être tout aussi difficile d'essayer de se disputer un groupe d'adolescents. Cependant, une nouvelle étude impliquant le laboratoire national d'Argonne du département américain de l'Énergie a donné aux scientifiques un aperçu de la façon dont le fait de peaufiner les qualités électroniques attrayantes d'une nanoparticule peut conduire à la création de «supraparticules» uniformes et ordonnées.

"Il y a un équilibre délicat à trouver, " a déclaré le physicien d'Argonne Byeongdu Lee, qui a dirigé la caractérisation des supraparticules à l'aide de rayons X à haute énergie fournis par Advanced Photon Source d'Argonne. « Si la force attractive de Van der Waals est trop forte, toutes les nanoparticules vont s'écraser en même temps, et tu finiras avec un laid, verre désordonné. Mais si la force coulombienne répulsive est trop forte, ils ne se réuniront jamais en premier lieu.

Des chercheurs de l'Université du Michigan et de la Chine ont également collaboré à l'étude.

Ce problème d'essayer d'atteindre le bon équilibre a sous-tendu tout un domaine de la recherche colloïdale, selon Lee. Mais même si le juste équilibre est trouvé pour favoriser le lent, croissance régulière d'une supraparticule, Jusqu'à présent, les chercheurs n'avaient encore que très peu de moyens de contrôler la taille de la particule qui allait croître. « Si vous pouviez rendre la force attractive un peu plus forte que la force répulsive, vous verriez la croissance d'un cristal, mais vous ne seriez pas en mesure de dicter sa taille, " a-t-il dit.

La recherche d'Argonne s'est concentrée sur la recherche d'un moyen pour une supraparticule d'arrêter automatiquement sa propre croissance. Une telle condition ne pouvait se produire que si la force d'attraction nette des nanoparticules vers l'intérieur de la supraparticule était supérieure à celle de la force d'attraction nette des nanoparticules qui formaient le bord de la supraparticule - une morphologie dite « cœur-coquille ». "

Bien que des morphologies noyau-coquille aient été observées dans des recherches antérieures, ces études antérieures s'étaient concentrées sur les types de supraparticules créées par des nanoparticules « monodispersées », celles qui, comme des billes, partageraient une taille et une forme communes. « Il est plus facile de regrouper les individus en groupes plus grands s'ils ont des caractéristiques en commun que s'ils n'en ont pas, », a déclaré Lee. "C'est comme le lycée de cette façon."

Au lieu de s'en tenir à la monodispersité, cependant, la recherche d'Argonne s'est plutôt concentrée sur les nanoparticules « polydispersées », celles avec une grande variété de tailles, masses, et configurations. « L'avantage de notre technique est qu'il n'y a plus besoin de monodispersité. Vous pouvez mélanger deux composants différents, comme un métal et un semi-conducteur, et toujours voir le même type d'assemblage auto-limitant contrôlé.

Bien que la recherche sur les supraparticules nées de collections polydispersées de nanoparticules en soit encore à ses balbutiements, Lee et ses collègues pensent que la méthodologie pourrait trouver sa place dans un certain nombre d'applications différentes, allant peut-être de l'optique à l'administration de médicaments en passant par le photovoltaïque. « Quand vous travaillez dans la nanotechnologie, nous devons demander « pouvons-nous faire ça ? » avant de savoir vraiment à quoi servira notre découverte, " a expliqué Lee. "Nous espérons qu'une enquête plus approfondie ouvrira de nouvelles pistes de découverte que nous n'avons même pas encore conçues."

Un article basé sur la recherche paraît dans le numéro de septembre 2011 de Nature Nanotechnologie .