A l'aide de simulations numériques, Les chercheurs d'Ames Lab ont découvert que « hairy » (f-star) ou de l'ADN greffé sur des nanocubes fournissait un cadre général pour diriger l'auto-assemblage en phases avec cristallin, cristal liquide, rotateur, ou des phases non cristallines avec à la fois un ordre positionnel et un ordre orientationnel à longue distance.
(Phys.org) —Les nanoparticules assemblées de nouvelles manières promettent une vague de nouveaux matériaux de haute technologie qui pourraient offrir une résistance élevée, propriétés magnétiques améliorées, réflectivité ou absorption de la lumière, utiliser comme catalyseurs et bien plus encore. Des scientifiques du laboratoire Ames du département de l'Énergie des États-Unis ont développé un modèle théorique pour explorer l'effet des revêtements polymères, y compris l'ADN, pour l'auto-assemblage de nanocubes dans ce qu'on appelle des super-réseaux.
Ce qui rend le travail du physicien du laboratoire Ames Alex Travesset et de l'assistant diplômé Chris Knorowski significatif, c'est qu'ils ont caractérisé la façon dont ces nanocubes forment des structures cristallines et cristallines liquides. Leurs travaux ont été publiés dans le numéro du 10 décembre de la Journal de l'American Chemical Society et mentionné dans un article de Editor's Choice dans le numéro du 31 janvier de Science .
"Nanoparticules sphériques, sont isotropes afin qu'ils puissent s'aligner dans n'importe quelle direction, " explique Travesset. " Les nanocubes sont différents. Ils sont anisotropes, ils affichent donc l'ordre d'orientation. Ils ne s'empileront que si les faces s'orientent d'une certaine manière."
« D'un point de vue plus appliqué, les cubes peuvent s'assembler plus efficacement que les sphères; dans des configurations qui ne laissent aucun vide, " il ajoute, "Ils sont donc intéressants dans des domaines tels que la catalyse où vous souhaitez maximiser la zone de contact."
À ce jour, les scientifiques n'avaient envisagé que des systèmes théoriques constitués de nanocubes durs. Cependant, en enrobant des nanocubes de brins de polymère, les structures qui se forment sont liées entre elles pour pouvoir être extraites et étudiées en laboratoire. Les nanocubes peuvent être métalliques, or ou argent, ou en matériau semi-conducteur.
Le modèle théorique de Travesset utilise à la fois un polymère général et de l'ADN. Alors que les deux ont abouti à l'assemblage de nanocubes dans des structures cristallines complexes, le système d'ADN permet le contrôle de l'auto-assemblage par hybridation de paires de bases complémentaires.
"Avec l'ADN, vous pouvez encoder des informations sur quels cubes vont s'assembler avec quels autres cubes, " Travesset a déclaré. " Cela vous donne un moyen plus précis de cibler les structures auto-assemblées pertinentes. "
"Parce que le système peut être polymérisé dans l'eau, la structure assemblée peut être extraite et utilisée en milieu sec, " A déclaré Travesset. " Et ces structures complexes offrent beaucoup plus d'opportunités pour les applications et les systèmes que ne le permettent de simples cubes durs. Nous espérons que ces systèmes mèneront à d'autres expérimentations."
