Un strutturato, il filamento mesocale di nanoparticelle di oro e carbonio formate tramite l'ODA in acqua ricorda intenzionalmente il carattere cinese per "re".
Gli scienziati del Center for Nanoscale Materials e della Biosciences Division di Argonne hanno dimostrato un metodo straordinariamente semplice, elegante, e un modo economico per assemblare le nanoparticelle in strutture più grandi di qualsiasi forma e forma desiderate tramite un processo chiamato "assemblaggio otticamente diretto".
L'assemblaggio otticamente diretto (ODA) comporta sospensioni di nanoparticelle di oro e carbonio in acqua. Una piccola goccia della sospensione viene posta su un vetrino, e un laser a bassa potenza viene focalizzato su una piccola regione all'interno della gocciolina vicino alla sua superficie. Attraverso un complesso processo di intrappolamento ottico, il riscaldamento, evaporazione, flusso di fluido convettivo, e interazioni chimiche, le nanoparticelle si fondono vicino al fuoco del laser e mentre lo sperimentatore sposta il fuoco del laser nella gocciolina, segue un filamento continuo del materiale fuso.
Interazioni di nanoparticelle oro-carbonio. (a) Immagine TEM della punta di un filamento oro-carbonio; (b) immagine TEM di nanoparticelle d'oro incapsulate all'interno della punta; (c) Configurazione iniziale di nanoparticelle oro-carbonio per una simulazione di dinamica molecolare; e (d) la dinamica molecolare risulta dopo 10 ns che mostra la bagnatura di una nanoparticella d'oro da parte di atomi di carbonio nell'intervallo 450K. Questi risultati indicano la possibilità di incapsulamento di nanoparticelle d'oro da parte del carbonio.
Queste notevoli strutture rimangono completamente intatte anche dopo che il fluido è stato drenato. In questo modo si possono formare filamenti "artigianali" lunghi fino a un millimetro e 10-60 volte più larghi delle nanoparticelle originali con forma e design arbitrari. Le architetture gerarchiche risultanti possono essere utili per una varietà di applicazioni, compreso il rilevamento biologico, elettronica, ottica, e tecnologie energetiche emergenti. Come prima dimostrazione, i ricercatori hanno realizzato a mano un glifo microscopico, il simbolo cinese per "re".
L'aggregazione irreversibile metallo-metallo si osserva solo in presenza di carbonio. Gli scienziati del Theory &Modeling Group del CNM hanno utilizzato simulazioni di dinamica molecolare per modellare le configurazioni delle nanoparticelle oro-carbonio e il comportamento di bagnatura.
