L'autoassemblaggio di nanoparticelle d'oro (Au NP) rivestite con ioni organici specifici in acqua è stato osservato dallo staff del Center for Nanoscale Materials nelle interfacce Nanobio, Materiali e dispositivi elettronici e magnetici, e gruppi di nanofotonica presso l'Argonne National Laboratory che utilizzano la microscopia elettronica a trasmissione in situ (TEM) dotata di una cella liquida. Le Au NP hanno formato catene unidimensionali in pochi minuti.

L'autoassemblaggio di NP attira un'attenzione intensa per la sua potenziale applicazione nella fabbricazione di sistemi ibridi con proprietà collettive da diversi tipi di materiali. Le osservazioni fornite qui chiariscono chiaramente il complesso meccanismo dei processi di autoassemblaggio di NP cariche. Dipingono anche un ammonimento sull'utilizzo di celle TEM in situ per imitare i processi di autoassemblaggio in ambienti di soluzione reali.

L'esperienza del CNM con le tecniche TEM in situ, sintesi di nanoparticelle colloidali, misure del potenziale zeta, e gli spettri di assorbimento sono stati sfruttati in questo studio.

Gli elettroni idrati formati nella radiolisi dell'acqua riducono la carica positiva complessiva delle NP di Au rivestite con cetiltrimetilammonio (CTA). Le NP sono state anche rivestite con ioni citrato negativi. (Con solo citrato, però, le Au NP sono rimaste stabili nella cella liquida indipendentemente dall'intensità del fascio di elettroni). Le interazioni attrattive anisotrope, comprese le interazioni dipolari e di Van der Waals, superare la repulsione tra le NP e indurre l'assemblaggio delle NP. È stata osservata anche la segregazione spaziale di diverse dimensioni di NP come risultato di gradienti di campo elettrico all'interno della cellula.