Des chercheurs ont mis au point une méthode d'ingénierie à l'échelle nanométrique qui transforme de minuscules particules en blocs de construction modulaires « de type LEGO ».

Dirigé par l'Université de Melbourne et publié aujourd'hui dans Nature Nanotechnologie , le travail est prometteur pour des applications à l'échelle micro et nano, y compris l'administration de médicaments, détection chimique et stockage d'énergie.

Frank Caruso, Professeur et lauréat australien de l'ARC, Le département de génie chimique et biomoléculaire a déclaré que l'équipe avait conçu des blocs de construction pour adapter le développement de matériaux avancés.

"Les nano-objets sont difficiles à manipuler, car ils sont trop petits pour être vus directement à l'œil nu, beaucoup trop petit pour tenir, et ont souvent des surfaces incompatibles pour l'assemblage en structures ordonnées, " il a dit.

"Assembler des briques LEGO dans des formes complexes est relativement facile, comme les goujons LEGO garantissent que les blocs collent ensemble où vous le souhaitez.

"Nous avons donc utilisé une stratégie similaire comme base pour assembler des nano-objets dans des architectures complexes en les enduisant d'abord d'un matériau universellement adhésif (un polyphénol) afin qu'ils ressemblent aux plots des briques LEGO.

"Cela permet à une gamme de nano-objets de se coller autour d'un modèle, où le gabarit détermine la forme finale de la structure assemblée, " dit le professeur Caruso.

Différents matériaux peuvent être assemblés en utilisant cette approche. Cette approche simple et modulaire a été démontrée pour 15 matériaux représentatifs pour former différentes tailles, formes, compositions et fonctionnalités.

Les compositions comprennent des particules polymères, particules et fils d'oxyde métallique, nanoparticules de métaux nobles, nanofils de polymère de coordination, nanofeuilles et nanocubes, et biologiques.

Les blocs de construction peuvent être utilisés pour construire des superstructures 3D complexes, y compris cœur-satellite, creux, supraparticules hiérarchisées, et des matériaux hybrides macroscopiques.

« De nombreuses méthodes antérieures ont été limitées par un assemblage spécifique aux particules, " dit le professeur Caruso.

"Toutefois, cette nouvelle approche particulaire à base de polyphénols peut être adaptée à différentes fonctions et permet d'assembler différents blocs de construction en super-structures, " il a dit.

Les "goujons" dans les structures en briques LEGO, appelés plots C/G issus des polyphénols, fournir un processus de superstructuration pour assembler et emboîter les blocs de construction à l'aide de plusieurs points d'ancrage.

Les « goujons C/G » sur les nanoparticules du bloc de construction peuvent en outre interagir avec un substrat secondaire et/ou se coordonner avec des ions métalliques, emboîtant les structures.

Cela fournit une plate-forme pour la génération rapide d'assemblages superstructurés avec une diversité chimique et une flexibilité structurelle améliorées sur une large gamme d'échelles de longueur, du nanomètre au centimètre.