(PhysOrg.com) -- Controllare il comportamento delle nanoparticelle può essere altrettanto difficile cercare di far litigare un gruppo di adolescenti. Però, un nuovo studio che ha coinvolto l'Argonne National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ha fornito agli scienziati informazioni su come modificare le attraenti qualità elettroniche di una nanoparticella può portare alla creazione di "sovraparticelle" uniformi ordinate.

"C'è un delicato equilibrio che devi trovare, ” ha detto il fisico di Argonne Byeongdu Lee, che ha guidato la caratterizzazione delle sopraparticelle utilizzando raggi X ad alta energia forniti dalla Advanced Photon Source di Argonne. “Se l'attraente forza di Van der Waals è troppo forte, tutte le nanoparticelle si schianteranno insieme in una volta, e ti ritroverai con un brutto, vetro disordinato. Ma se la forza repulsiva di Coulomb è troppo forte, in primo luogo non si uniranno mai”.

Allo studio hanno collaborato anche ricercatori dell'Università del Michigan e della Cina.

Questo problema di cercare di raggiungere il giusto tipo di equilibrio ha sostenuto un intero campo di ricerca colloidale, secondo Lee. Ma anche se si raggiunge il giusto equilibrio per favorire il lento, crescita costante di una sopraparticella, fino ad ora i ricercatori hanno avuto ancora pochissimo modo di controllare la dimensione della particella che sarebbe cresciuta. “Se tu fossi in grado di rendere la forza attrattiva appena un po' più forte della forza repulsiva, vedresti la crescita di un cristallo, ma non saresti in grado di dettare quanto è cresciuto, ” ha detto.

La ricerca Argonne si è concentrata sulla ricerca di un modo per consentire a una sopraparticella di arrestare automaticamente la propria crescita. Una tale condizione potrebbe verificarsi solo se la forza di attrazione netta delle nanoparticelle verso l'interno della sopraparticella fosse maggiore di quella della forza di attrazione netta delle nanoparticelle che formavano il bordo della sopraparticella, una cosiddetta "morfologia core-shell". "

Sebbene in precedenti ricerche fossero state osservate morfologie core-shell, quegli studi precedenti si erano concentrati sui tipi di sopraparticelle create da nanoparticelle "monodisperse" - quelle che, come marmi, condividerebbero una dimensione e una forma comuni. “È più facile raggruppare gli individui in gruppi più grandi se hanno caratteristiche in comune piuttosto che se non li hanno, "Ha detto Lee. "È proprio come il liceo in quel modo."

Invece di attenersi alla monodispersità, però, la ricerca Argonne si è concentrata invece sulle nanoparticelle "polidisperse", quelle con un'ampia varietà di dimensioni, masse, e configurazioni. “Il vantaggio con la nostra tecnica è che non c'è più bisogno di monodispersità. Puoi mescolare due componenti diversi, come un metallo e un semiconduttore, e vedere ancora lo stesso tipo di assemblaggio autolimitante controllato.

Sebbene la ricerca sulle sopraparticelle nate da raccolte polidisperse di nanoparticelle sia ancora agli inizi, Lee e i suoi colleghi ritengono che la metodologia potrebbe trovare la sua strada in una serie di applicazioni diverse, forse spaziando dall'ottica alla somministrazione di farmaci al fotovoltaico. “Quando lavori nella nanotecnologia, dobbiamo chiederci "possiamo farlo?" prima di sapere davvero a cosa servirà la nostra scoperta, "ha spiegato Lee. "Speriamo che ulteriori indagini aprano nuove linee di scoperta che non abbiamo ancora nemmeno concepito".

Un articolo basato sulla ricerca appare nel numero di settembre 2011 di Nanotecnologia della natura .