Ricercatori dell'Università della California, La San Diego Jacobs School of Engineering ha sviluppato una tecnica che consente ai nanocristalli metallici di autoassemblarsi in forme più grandi, materiali complessi per antenne e obiettivi di nuova generazione. I nanocristalli metallici sono a forma di cubo e, come mattoni o blocchi di Tetris, si organizzano spontaneamente in strutture di più ampia scala con precisi orientamenti l'uno rispetto all'altro. I loro risultati sono stati pubblicati online il 10 giugno sulla rivista Nanotecnologia della natura.

Questa ricerca è nel nuovo campo della nanoplasmonica, dove i ricercatori stanno sviluppando materiali in grado di manipolare la luce utilizzando strutture più piccole della lunghezza d'onda della luce stessa. I nanocubi utilizzati in questo studio erano inferiori a 0,1 micron; a confronto, la larghezza di un capello umano è di 100 micron. È necessario un orientamento preciso in modo che i cubi possano confinare la luce (per un'antenna su nanoscala) o focalizzare la luce (per una lente su nanoscala) a diverse lunghezze d'onda.

"Le nostre scoperte potrebbero avere importanti implicazioni nello sviluppo di nuovi sensori ottici chimici e biologici, dove la luce interagisce con le molecole, e nei circuiti ottici, dove la luce può essere utilizzata per fornire informazioni, " ha detto Andrea Tao, un professore nel Dipartimento di NanoEngineering presso la Jacobs School. Tao ha collaborato con il professore di nanoingegneria Gaurav Arya e il ricercatore post-dottorato Bo Gao.

Per costruire oggetti come antenne e lenti, Il team di Tao sta usando nanocristalli metallici sintetizzati chimicamente. I nanocristalli possono essere sintetizzati in diverse forme per costruire queste strutture; in questo studio, Il team di Tao ha creato minuscoli cubi composti di argento cristallino che possono confinare la luce se organizzati in raggruppamenti multiparticelle. Confinare la luce in volumi ultra-piccoli potrebbe consentire sensori ottici estremamente sensibili e che potrebbero consentire ai ricercatori di monitorare come si muove una singola molecola, reagisce, e cambia con il tempo.

Per controllare l'organizzazione dei cubi, Tao e i suoi colleghi hanno sviluppato un metodo per innestare catene polimeriche sulle superfici dei cubi d'argento che modificano il modo in cui i cubi interagiscono tra loro. Normalmente quando oggetti come i cubi si impilano, si impacchettano fianco a fianco come i blocchi di Tetris. Utilizzando simulazioni, Il team di Tao ha previsto che il posizionamento di corte catene polimeriche sulla superficie del cubo li avrebbe fatti impilare normalmente, mentre il posizionamento di lunghe catene polimeriche farebbe sì che i cubi si sovrappongano da bordo a bordo. L'approccio è semplice, robusto, e versatile.

Nel dimostrare la loro tecnica, i ricercatori hanno creato film macroscopici di nanocubi con questi due diversi orientamenti e hanno dimostrato che i film riflettevano e trasmettevano diverse lunghezze d'onda della luce.