(PhysOrg.com) -- Gli scienziati dell'Università di Glasgow hanno immaginato l'autoassemblaggio di nanoparticelle, svelando il progetto per la costruzione di macchine molecolari di design atomo per atomo.
Capire come vengono costruite le nanoparticelle è la chiave per lo sviluppo di nuovi "materiali intelligenti", dispositivi elettronici, e comprendere il bio-macchinario che opera nelle cellule viventi.
La capacità di controllare questo autoassemblaggio ha profonde conseguenze per lo sviluppo di nuove tecnologie e per la comprensione delle basi della chimica complessa, e per esempio, le origini della vita.
In uno studio riportato sulla rivista Science questa settimana, ricercatori a Glasgow, insieme ai colleghi dell'Università di Bielefeld, Germania, hanno ideato un esperimento che ha permesso loro di osservare le molecole in costruzione attorno a quello che sembrava essere un cluster modello transitorio.
L'esperimento prevedeva la costruzione di un sistema di reattori a flusso per l'assemblaggio delle nanoparticelle in condizioni dinamiche di "flusso". Questo nuovo approccio sperimentale consente di esaminare in modo nuovo l'autoassemblaggio a livello nanometrico, dando origine a informazioni meccanicistiche senza precedenti che smascherano le complessità dell'autoassemblaggio molecolare.
L'autoassemblaggio descrive il processo mediante il quale gli oggetti formano una disposizione particolare senza alcuna manipolazione esterna.
Durante l'esperimento, i ricercatori hanno osservato l'autoassemblaggio di molecole di ruota di ossido di molibdeno attorno a una struttura intermedia al centro della ruota che hanno scoperto essere il "modello" o impalcatura utilizzata per costruire la molecola più grande. Dopo il completamento della molecola della ruota di ossido di molibdeno, che ha un diametro di soli 3,6 nanometri, il modello è stato espulso, liberandolo per ripetere il processo.
I ricercatori sono stati in grado di "fotografare" questo processo e il modello utilizzando la cristallografia a raggi X.
Professor Leroy Cronin, Cattedra di Chimica Gardiner, Dipartimento di Chimica, che ha ideato e condotto lo studio, ha dichiarato:“Questo progresso è molto importante poiché nella costruzione di nano-oggetti molecolari dobbiamo fare affidamento sull'"autoassemblaggio" in cui gli oggetti su nanoscala si costruiscono da soli - un processo che è quasi impossibile da comprendere o controllare utilizzando gli attuali step-wise approcci di sintesi chimica
"Perciò, comprendere il processo di assemblaggio è fondamentale se vogliamo creare una nuova gamma di nano-oggetti funzionali.
“Questa scoperta potrebbe aprire la strada all'assemblaggio progettato di un'intera gamma di nanoparticelle definite con precisione con applicazioni in elettronica, medicinale, e catalisi per consentire la progettazione di nanosensori intelligenti o intelligenti e macchine nanofunzionali, per non parlare delle implicazioni fondamentali riguardanti l'assemblaggio di sistemi chimici complessi, l'esempio più spettacolare dei quali sono le cellule viventi”.
L'idea di "macchine molecolari", è stato reso popolare dall'ingegnere statunitense Eric Drexler degli anni '70 e prevede il controllo delle posizioni delle molecole nelle reazioni chimiche per ottenere il risultato desiderato.
Mentre gli scienziati possono già sintetizzare molte sostanze e materiali in chimica attraverso le interazioni di diversi composti, su scala nanometrica il compito diventa quasi impossibile perché diventa più difficile da controllare.
Cronin ha aggiunto:“Questo risultato è estremamente interessante, non solo si arriva per la prima volta all'autoassemblaggio "immagine" utilizzando questo tipo di sistema di flusso, questa scoperta ci consentirà di ideare nuovi tipi di progetto che potrebbero consentire l'assemblaggio di una classe completamente nuova di nanoparticelle di design aprendo un nuovo mondo di scoperte e applicazioni.
“Questo approccio fornirà anche informazioni sulla fedeltà dell'autoassemblaggio che è di grande attualità soprattutto in relazione agli impatti sulla salute delle nanoparticelle nel nostro ambiente”.
La carta, dal titolo:"Unveiling the Transient Template in the Self-Assembly of a Molecular Oxide Nanowheel" è la storia di copertina dell'ultima edizione della rivista Scienza .
