(PhysOrg.com) -- Un delicato equilibrio di forze atomiche può essere sfruttato per creare superammassi di nanoparticelle di dimensioni uniformi --- un attributo importante per molte applicazioni nanotecnologiche ma difficile da realizzare, Lo affermano i ricercatori dell'Università del Michigan.

Lo stesso tipo di forze è all'opera per riunire gli elementi costitutivi dei virus, e le strutture del superammasso inorganico in questa ricerca sono per molti versi simili ai virus.

I professori di ingegneria chimica Nicholas Kotov e Sharon Glotzer hanno condotto la ricerca. I risultati sono stati recentemente pubblicati online in Nanotecnologia della natura .

In un altro caso di forze che si comportano in modi inaspettati su scala nanometrica, hanno scoperto che se inizi con piccoli mattoncini nanometrici di dimensioni abbastanza variabili, la forza di repulsione elettrostatica e la forza di attrazione di van der Waals si bilanciano a vicenda e limitano la crescita dei cluster. Questo equilibrio consente la formazione di cluster di dimensioni uniformi.

"La svolta qui è che abbiamo scoperto un meccanismo generico che fa sì che queste nanoparticelle si assemblano in strutture quasi perfette, " ha detto Glotzer. "La fisica che vediamo non è speciale per questo sistema, e potrebbe essere sfruttato con altri materiali. Ora che sappiamo come funziona, possiamo progettare nuovi elementi costitutivi che si assemblano allo stesso modo".

I superammassi inorganici---chiamati tecnicamente "sovraparticelle"---che i ricercatori hanno creato dal rosso, il seleniuro di cadmio in polvere non sono virus artificiali. Ma condividono molti attributi con le forme di vita più semplici, compresa la taglia, forma, struttura core-shell e le capacità di assemblare e disassemblare, disse Kotov.

"Avere queste funzionalità in un sistema totalmente inorganico è piuttosto notevole, " ha detto Kotov. "C'è il potenziale per combinarli con le proprietà benefiche dei materiali inorganici come la resilienza ambientale, assorbimento della luce e conducibilità elettrica."

Zhiyong Tang, un professore collaboratore presso il Centro nazionale di nanoscienze e tecnologia in Cina, disse, "È anche molto impressionante che tali sopraparticelle possano essere ulteriormente utilizzate come elementi costitutivi per fabbricare assemblaggi ordinati tridimensionali. Questo comportamento di autoassemblaggio secondario fornisce un modo fattibile per ottenere nanostrutture su larga scala che sono importanti per l'applicazione pratica".

Kotov sta attualmente lavorando alla "riproduzione" di queste superparticelle per produrre combustibili sintetici dall'anidride carbonica. Il lavoro ha anche applicazioni nella somministrazione di farmaci e nella ricerca sulle celle solari e potrebbe ridurre drasticamente il costo di produzione di grandi quantità di sopraparticelle.

"Replicando i processi di autoassemblaggio che consentono agli organismi viventi di crescere e guarire, possiamo semplificare la produzione di molti utili sistemi nanostrutturati da semiconduttori e metalli tanto da poterli realizzare in qualsiasi laboratorio di scuola superiore, " ha detto Kotov.