Minéralisation d'un réseau 3D formé par des tétraèdres d'ADN (environ 30 nm) et des nanoparticules d'or en répliques 3D de silice-Au entièrement inorganiques avec une architecture préservée. Crédit :Oleg Gang/Columbia Engineering
Chercheurs de Columbia Engineering, travailler avec le laboratoire national de Brookhaven, rapportent aujourd'hui qu'ils ont conçu des matériaux 3D à base de nanoparticules qui peuvent résister au vide, hautes températures, haute pression, et un rayonnement élevé. Ce nouveau processus de fabrication aboutit à des cadres nanométriques robustes et entièrement conçus qui non seulement peuvent s'adapter à une variété de types de nanoparticules fonctionnelles, mais peuvent également être rapidement traités avec des méthodes de nanofabrication conventionnelles.
"Ces matériaux à base de nanoparticules auto-assemblés sont si résistants qu'ils pourraient voler dans l'espace, " dit Oleg Gang, professeur de génie chimique et de physique appliquée et science des matériaux, qui a dirigé l'étude publiée aujourd'hui par Avancées scientifiques . « Nous avons pu faire passer les architectures ADN-nanoparticules 3D de l'état liquide - et d'être un matériau souple - à l'état solide, où la silice renforce les entretoises d'ADN. Ce nouveau matériau conserve pleinement son architecture de charpente originale de réseau ADN-nanoparticules, créant essentiellement une réplique inorganique 3D. Cela nous a permis d'explorer, pour la première fois, comment ces nanomatériaux peuvent lutter contre des conditions difficiles, comment ils se forment, et quelles sont leurs propriétés."
Les propriétés des matériaux sont différentes à l'échelle nanométrique et les chercheurs explorent depuis longtemps comment utiliser ces minuscules matériaux-1, 000 à 10, 000 fois plus petit que l'épaisseur d'un cheveu humain - dans toutes sortes d'applications, de la fabrication de capteurs pour téléphones à la construction de puces plus rapides pour ordinateurs portables. Techniques de fabrication, cependant, ont été difficiles dans la réalisation de nano-architectures 3D. La nanotechnologie de l'ADN permet la création de matériaux organisés de manière complexe à partir de nanoparticules par auto-assemblage, mais étant donné la nature molle et dépendante de l'environnement de l'ADN, de tels matériaux peuvent être stables dans une gamme étroite de conditions seulement. En revanche, les matériaux nouvellement formés peuvent maintenant être utilisés dans une large gamme d'applications où ces structures d'ingénierie sont nécessaires. Alors que la nanofabrication conventionnelle excelle dans la création de structures planes, La nouvelle méthode de Gang permet la fabrication de nanomatériaux 3D qui deviennent essentiels à tant d'électronique, optique, et applications énergétiques.
