Les chimistes et les ingénieurs sont aujourd'hui très intéressés par une sorte de nanotechnologie activée par de minuscules îlots de nanoparticules appelés « nanocristaux colloïdaux ». Ils peuvent être fabriqués à partir de matériaux abondants et non toxiques, et ils peuvent être facilement modifiés pour avoir un certain nombre de propriétés différentes en fonction de leur taille. Selon la façon dont ils sont construits, les nanocristaux colloïdaux pourraient être transformés en panneaux solaires, appareils électroniques ou optiques. Mais toutes ces applications nécessitent de faire des nanocristaux des lieux conviviaux pour les électrons.

Une nouvelle étude publiée dans Nature Nanotechnologie aide à combler les lacunes des scientifiques qui tentent d'utiliser des nanocristaux pour concevoir de meilleurs dispositifs électroniques et optoélectroniques. Selon les recherches de l'Université de Chicago, Les scientifiques du Laboratoire national d'Argonne et de l'Institut Max Planck pour la recherche sur le fer, les liens inorganiques entre les nanoparticules elles-mêmes changent et se reforment à la surface des nanoparticules.

L'équipe s'est concentrée sur les liens entre les nanoparticules. En premier, les scientifiques ont utilisé des molécules organiques pour les lier, mais ceux-ci avaient tendance à bloquer le mouvement des électrons. Certaines expériences récentes ont donné de bien meilleurs résultats pour les molécules inorganiques à la place, mais personne ne savait pourquoi. "Nous n'avons jamais eu de modèle atomistique pour le comportement de ces linkers inorganiques, " a déclaré Giulia Galli, co-auteur de l'étude, le professeur de la famille Liew de génie moléculaire et professeur de chimie à l'Université de Chicago et chercheur principal à Argonne.

Galli a travaillé avec son collègue Dmitri Talapin, le professeur de chimie Louis Block Distinguished Service et chercheur à Argonne, ainsi que Stefan Wippermann, chef de groupe à l'Institut Max Planck, explorer la structure des nanocristaux constitués de ces liaisons inorganiques.

Grâce à une combinaison de théorie et d'expérimentation, l'équipe a perplexe sur le coup par coup des actions. Il s'avère que les molécules de liaison réagissent là où elles sont attachées et forment une sorte de colle, ce qui affecte les propriétés des nanoparticules. "Au lieu que chacun ait des identités distinctes, le tout doit vraiment être considéré comme un nanomatériau complexe, " Galli a déclaré. "C'était totalement différent de ce que l'on pensait."

"Le modèle complet des propriétés structurelles des nanoparticules devrait aider les scientifiques et les ingénieurs à essayer de concevoir des matériaux pour une électronique meilleure et moins toxique, panneaux solaires et plus, " dit Wippermann, qui a dirigé l'étude.

"La machinerie informatique développée au cours de cette étude est plutôt unique et devrait être applicable à une large gamme de matériaux nanostructurés contenant à la fois des composants cristallins et amorphes, " dit Talapin.