Afin de créer de nouvelles technologies de nanomatériaux telles que l'éclairage de nouvelle génération, les défis fondamentaux qui sous-tendent la science et l'ingénierie des nanoparticules doivent être résolus. Par exemple, de nombreuses technologies proposées reposent sur l'organisation des particules en couches, appelé films, qui ont une microstructure précise. Cependant, la fabrication de ces films est un exploit difficile à accomplir car il est difficile de contrôler la structure des assemblages de nanoparticules à l'échelle micrométrique.

Des chercheurs de l'Université Carnegie Mellon ont trouvé une solution :les nanoparticules peuvent être organisées de manière plus prévisible, mode organisé lorsqu'il est modifié en surface avec des chaînes polymères. En exploitant les propriétés organisationnelles intrinsèques des attaches polymères, les nanoparticules peuvent être programmées pour s'auto-assembler en une variété de structures de domaine de la taille du micron de manière réversible. Ces résultats ont été publiés dans le numéro du 23 décembre de la revue Avancées scientifiques .

"Nous avons montré que vous pouvez contrôler les interactions entre les blocs de construction des nanoparticules, et donc vous avez maintenant la possibilité de créer des structures moléculaires avec des particules qui n'étaient pas possibles auparavant, " déclare Michael Bockstaller, professeur de science et d'ingénierie des matériaux à l'Université Carnegie Mellon, un auteur principal de l'étude. Les chercheurs ont démontré cette nouvelle approche pour un système de particules modèle qui servira de banc d'essai synthétique pour une gamme d'autres matériaux nanoparticulaires. Ces matériaux sont à l'étude pour des applications dans une gamme de technologies de nanomatériaux.

"Personne n'a jamais été capable de contrôler les particules de cette manière auparavant, cette découverte est donc très intéressante pour un large éventail de technologies de matériaux à base de nanoparticules, " dit Bockstaller. Les nouveaux résultats marquent un tremplin important vers l'amélioration de l'efficacité des technologies telles que les capteurs et les panneaux solaires. Parce que ces technologies reposent sur l'organisation des particules pour propager la lumière et la chaleur, cette nouvelle découverte a le potentiel de changer radicalement la façon dont les matériaux fonctionnent à l'avenir. Par exemple, Bockstaller explique qu'un meilleur contrôle de l'organisation des particules fluorescentes appelées matériaux quantiques pourrait se traduire par des écrans de télévision et de smartphones plus lumineux et plus économes en énergie.

Avancer, l'équipe de recherche envisage d'explorer l'organisation de nouveaux systèmes de nanoparticules, notamment des matériaux à points quantiques. L'équipe, qui comprend le professeur de chimie de l'Université Carnegie Mellon Krzysztof Matyjaszewski, espère également étendre davantage le niveau de sophistication dans le contrôle de la morphologie et des propriétés des structures d'assemblage de nanoparticules.

"Cette recherche fondamentale ouvre la porte à l'expérimentation d'un tout nouvel ensemble d'idées dans le domaine des matériaux à base de nanoparticules, des matériaux photoniques aux matériaux luminescents. Imaginez si nous pouvions modifier dynamiquement les propriétés de ces matériaux de manière définie, " dit Bockstaller. " Avec notre compréhension de la façon d'organiser les particules, nous espérons rendre cela possible à l'avenir."

Pour plus d'informations, voir le Avancées scientifiques article :"Tri autonome induit par un ligand polymère et séparation de phase réversible dans des mélanges de particules binaires."