Une équipe de chercheurs du département de chimie de l'Université de Floride a développé une nouvelle technique pour faire pousser de nouveaux matériaux à partir de nanotiges.

Les matériaux aux propriétés améliorées conçus à partir de nanostructures ont le potentiel de révolutionner le marché dans tous les domaines, du traitement des données à la médecine humaine. Cependant, les tentatives d'assemblage d'objets à l'échelle nanométrique dans des structures sophistiquées ont été largement infructueuses. L'étude UF représente une avancée majeure dans le domaine, montrant comment les forces thermodynamiques peuvent être utilisées pour manipuler la croissance de nanoparticules en superparticules avec une précision sans précédent.

L'étude est publiée dans l'édition du 19 octobre de la revue Science .

"La raison pour laquelle nous voulons assembler des nanoparticules comme celle-ci est de créer de nouveaux matériaux aux propriétés collectives, " dit Charles Cao, professeur agrégé de chimie à l'UF et auteur correspondant de l'étude. "Comme mettre des atomes d'oxygène et des atomes d'hydrogène ensemble dans un rapport de deux pour un - la synergie vous donne de l'eau, quelque chose avec des propriétés complètement différentes des ingrédients eux-mêmes."

Dans l'étude UF, une synergie de nanotiges fluorescentes, parfois utilisés comme biomarqueurs dans la recherche biomédicale, a abouti à une superparticule avec un rapport de polarisation d'émission qui pourrait en faire un bon candidat pour une utilisation dans la création d'une nouvelle génération de LED polarisées, utilisé dans les dispositifs d'affichage comme la télévision 3-D.

« La technologie de fabrication des nanotiges simples est bien établie, " a déclaré Tie Wang, chercheur postdoctoral à l'UF et auteur principal de l'étude. "Mais ce qui nous manquait, c'est un moyen de les assembler de manière contrôlée pour obtenir des structures et des matériaux utiles."

L'équipe a baigné les tiges individuelles dans une série de composés liquides qui ont réagi avec certaines régions hydrophobes sur les nanoparticules et les ont poussées en place, formant un plus grand, particule plus complexe.

Deux traitements différents ont donné deux produits différents.

"Un traitement nous a donné quelque chose de complètement inattendu - ces superparticules avec une structure vraiment sophistiquée contrairement à tout ce que nous avons vu auparavant, " a dit Wang.

L'autre a donné une structure moins complexe que Wang, et ses collègues ont réussi à le transformer en un petit carré de film polarisé d'environ un quart de la taille d'un timbre-poste.

Les chercheurs ont déclaré que le film pourrait être utilisé pour augmenter l'efficacité des écrans de télévision et d'ordinateur à LED polarisées jusqu'à 50%, en utilisant les techniques de fabrication actuellement disponibles.

"Je travaille dans l'assemblage de nanoparticules depuis une dizaine d'années, " dit Dmitri Talapine, un professeur agrégé de chimie à l'Université de Chicago qui n'était pas impliqué dans l'étude. "Il y a toutes sortes de problèmes à surmonter lors de l'assemblage de blocs de construction à partir de particules nanométriques. Je ne pense pas que quiconque ait pu les faire s'auto-assembler en superparticules comme celle-ci auparavant."

"Ils ont réalisé un tour de force en précision et en contrôle, " il a dit.