I compositi sono combinazioni di materiali che producono proprietà inaccessibili in qualsiasi materiale. Un classico esempio di composito è la fibra di vetro:fibre di plastica intrecciate con il vetro per aggiungere forza alle mazze da hockey o allo scafo di una barca. A differenza delle tecniche consolidate per la produzione di fibra di vetro e altri compositi su macroscala, però, non sono disponibili schemi generali per la realizzazione di compositi su nanoscala.

Ora, ricercatori presso la fonderia molecolare del Berkeley Lab, in collaborazione con un ricercatore dell'Università della California, Berkeley, hanno mostrato come i nanocompositi con le proprietà desiderate possono essere progettati e fabbricati assemblando dapprima nanocristalli e nanotubi rivestiti con corte molecole organiche, chiamati ligandi. Questi ligandi vengono poi sostituiti con grappoli di calcogenuri metallici, come il solfuro di rame. Di conseguenza, i cluster si collegano ai blocchi di costruzione di nanocristalli o nanorod e aiutano a creare un nanocomposito stabile. Il team ha applicato questo schema a più di 20 diverse combinazioni di materiali, comprese sfere di nanocristalli ravvicinate per materiali termoelettrici e nanobarre allineate verticalmente per celle solari.

"Stiamo appena iniziando a capire come la combinazione di materiali su scala nanometrica possa aprire nuove possibilità per proprietà elettroniche e tecnologie energetiche efficienti, " disse Delia Milliron, Direttore dell'Inorganic Nanostructures Facility presso la Molecular Foundry. "Questo nuovo processo per la fabbricazione di nanocompositi inorganici ci offre una capacità senza precedenti di regolare la composizione e controllare la morfologia".

I ricercatori anticipano la domanda degli utenti che cercano questa ultima aggiunta all'arsenale di capacità di sintesi dei materiali della fonderia, poiché questo approccio mix-and-match ai nanocompositi potrebbe essere utilizzato in un elenco infinito di applicazioni, compresi materiali per usi così popolari come elettrodi per batterie, fotovoltaico e archiviazione elettronica dei dati.

"La bellezza del nostro metodo non è solo la flessibilità delle composizioni che si possono ottenere, ma la facilità con cui questo può essere fatto. Non è richiesta alcuna attrezzatura specializzata, è possibile utilizzare una varietà di substrati e il processo è scalabile, " disse Ravisubhash Tangirala, un ricercatore post-dottorato in fonderia che lavora con Milliron.