Des "flacons" miniatures auto-assemblables créés à l'Institut Weizmann peuvent s'avérer un outil utile dans la recherche et l'industrie. Les nanoflacons, qui ont une portée de plusieurs nanomètres, ou des millionièmes de millimètre, peut accélérer les réactions chimiques pour la recherche. À l'avenir, ils pourraient faciliter la fabrication de divers matériaux industriels et peut-être même servir de véhicules pour l'administration de médicaments.

Le Dr Rafal Klajn du département de chimie organique de l'Institut Weizmann et son équipe étudiaient à l'origine l'auto-assemblage induit par la lumière de nanoparticules. Ils utilisaient une méthode précédemment développée par Klajn dans laquelle des nanoparticules inorganiques sont recouvertes d'une seule couche de molécules organiques qui changent de configuration lorsqu'elles sont exposées à la lumière; ceux-ci modifient les propriétés des nanoparticules de telle sorte qu'elles s'auto-assemblent en amas cristallins. Lorsque des nanoparticules sphériques d'or ou d'autres matériaux s'auto-assemblent en un cluster, des espaces vides se forment entre eux, comme ceux entre les oranges emballés dans un étui. Klajn et les membres de son équipe ont réalisé que les espaces vides emprisonnaient parfois des molécules d'eau, ce qui les a amenés à suggérer qu'ils pourraient également piéger des molécules "invités" d'autres matériaux et fonctionner comme de minuscules flacons pour des réactions chimiques. Un amas d'un million de nanoparticules contiendrait un million de ces nanoflacons.

Comme indiqué dans Nature Nanotechnologie , lorsque les scientifiques ont piégé des molécules qui ont tendance à réagir entre elles à l'intérieur des nanoflacons, ils ont découvert que la réaction chimique était cent fois plus rapide que la même réaction se déroulant en solution. Le fait d'être confiné à l'intérieur des nanoflacons a considérablement augmenté la concentration des molécules et les a organisées de manière à les faire réagir plus facilement. Les enzymes accélèrent les réactions chimiques de la même manière - en confinant les molécules qui réagissent dans une poche.

Bien que des amas de nanoparticules contenant des espaces vides aient été créés auparavant, l'avantage de la méthode Weizmann Institute est que les clusters sont dynamiques et réversibles, ainsi, les molécules peuvent être insérées et libérées à la demande. Les clusters s'auto-assemblent lorsque les nanoparticules sont exposées à la lumière ultraviolette, mais l'exposition à la lumière régulière les fait se désassembler, afin que les mêmes nanoparticules puissent être réutilisées dans de nombreux cycles. De plus, les scientifiques ont découvert qu'en décorant leurs nanoparticules avec un mélange de différents produits chimiques, ils pourraient piéger des molécules à l'intérieur des nanoflacons de manière très sélective. Par exemple, à partir d'un mélange de molécules en forme de spirale, ils pourraient provoquer le piégeage des spirales gauchers ou droitiers, une compétence qui peut être particulièrement importante pour la synthèse de médicaments.

Pour une utilisation industrielle future, les nanoflacons peuvent s'avérer utiles pour accélérer de nombreuses réactions chimiques, telles que les réactions de polymérisation nécessaires à la fabrication des plastiques. La méthode pourrait également être appliquée un jour dans l'administration de médicaments. Le médicament serait délivré à l'intérieur de nanoflacons à l'organe cible et libéré au moment requis lorsque les nanoflacons se désassembleraient lors de l'exposition à la lumière.