Un groupe collaboratif de chercheurs comprenant Petr Kral, professeur de chimie à l'Université de l'Illinois à Chicago, décrivent une nouvelle technique pour créer de nouveaux matériaux nanoporeux avec des propriétés uniques qui peuvent être utilisées pour filtrer des molécules ou de la lumière. Ils décrivent leurs recherches dans la revue Science .

Les nanoparticules sont de minuscules particules constituées d'un noyau solide central auquel sont souvent attachées des molécules appelées ligands. Les nanoparticules peuvent s'auto-assembler en formations en forme de réseau qui ont une optique unique, magnétique, propriétés électroniques et catalytiques.

Des expérimentateurs dirigés par Rafal Klajn, professeur de chimie à l'Institut des sciences Weizmann en Israël et auteur correspondant de l'article, ont produit des structures en treillis minces composées de deux types de nanoparticules :une avec un noyau de magnétite et une autre avec un noyau d'or.

Afin de former ces minces, structures en treillis, nanoparticules auto-assemblées au sein d'une couche de solvant de séchage flottant sur un autre liquide dans lequel les particules sont insolubles.

"Les mécanismes d'auto-assemblage dans la couche mince de solvant diffèrent de ceux à l'œuvre lorsque les nanoparticules sont autorisées à s'auto-assembler dans des solvants en vrac, " expliqua Kral.

Les expérimentateurs ont également développé une technique pour graver chimiquement l'un des deux types de nanoparticules à partir des structures en réseau auto-assemblées. Le matériau résultant avait minuscule, trous régulièrement espacés.

Les expérimentateurs se sont alors tournés vers le groupe de chimie théorique de Kral, qui comprenait Lela Vukovic, professeur assistant de chimie à l'Université du Texas à El Paso, pour les aider à comprendre comment ces réseaux se sont formés.

Kral et Vukovic ont utilisé des simulations de dynamique moléculaire atomistique pour modéliser exactement comment les deux nanoparticules différentes s'auto-assemblaient dans le mince, structures en forme de treillis. Ils ont constaté que selon le type de liquides utilisés dans ce processus, les nanoparticules s'auto-assemblent en différentes structures.

« Sur la base des propriétés connues des nanoparticules et des différentes surfaces liquides sur lesquelles elles ont été placées, nous avons pu prédire comment et pourquoi différents réseaux se sont formés, " dit Kral, dont le groupe a largement étudié comment les nanoparticules interagissent pour former des superstructures complexes.

En modifiant la composition des nanoparticules et des liquides sur lesquels elles s'auto-assemblent, Kral a déclaré que les chimistes peuvent créer un grand nombre et une grande variété de nouveaux matériaux nanoporeux. Des nanoparticules de tailles différentes seraient, une fois gravé, créer différentes tailles de pores.