(Phys.org) —In un nuovo studio eseguito presso il Center for Nanoscale Materials presso l'Argonne National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE), i ricercatori hanno visto per la prima volta l'autoassemblaggio di catene di nanoparticelle in situ, questo è, sul posto come avviene in tempo reale.

Gli scienziati hanno esposto una minuscola "cella" o sacca liquida che conteneva nanoparticelle d'oro ricoperte da un rivestimento caricato positivamente a un intenso fascio di elettroni generato con un microscopio elettronico a trasmissione. Alcuni degli elettroni che sono penetrati all'esterno della cellula sono rimasti intrappolati nel mezzo fluido nella cellula. Questi elettroni "idrati" hanno attratto le nanoparticelle caricate positivamente, che nel tempo ha ridotto l'intensità di carica del rivestimento positivo.

Poiché gli elettroni idrati riducevano la carica positiva del rivestimento, le nanoparticelle non si respingono più a vicenda con la stessa forza. Anziché, la loro nuova relativa attrazione ha portato le nanoparticelle a "saltare in giro" e alla fine a restare insieme in lunghe catene. Questo autoassemblaggio di catene di nanoparticelle era stato rilevato in precedenza in diversi studi, ma questa tecnica ha permesso ai ricercatori, per la prima volta, osservare il fenomeno come si è verificato.

"Il comportamento momento per momento delle nanoparticelle è qualcosa che non è ancora del tutto compreso dalla comunità scientifica, " ha detto il nanoscienziato di Argonne Yuzi Liu, l'autore principale dello studio. "Il potenziale delle nanoparticelle in tutti i tipi di applicazioni e dispositivi diversi, dalle minuscole macchine ai raccoglitori di nuove fonti di energia, ci impone di utilizzare tutte le nostre risorse per osservare come funzionano ai livelli fisici più elementari".

L'autoassemblaggio è particolarmente interessante per gli scienziati perché potrebbe portare a nuovi materiali che potrebbero essere utilizzati per sviluppare nuovi, tecnologie rilevanti per l'energia. "Quando guardiamo all'autoassemblaggio, stiamo cercando di usare la natura come trampolino di lancio per materiali artificiali, " ha detto la nanoscienziata di Argonne Tijana Rajh, che ha diretto il gruppo che ha condotto lo studio.

Poiché le particelle studiate erano così piccole – solo poche decine di nanometri di diametro – un microscopio ottico non sarebbe stato in grado di risolvere, o vedere, singole nanoparticelle. Utilizzando la cella liquida nel microscopio elettronico a trasmissione presso il Center for Nanoscale Materials, Liu e i suoi colleghi potrebbero creare brevi filmati che mostrano il rapido movimento delle nanoparticelle quando i loro rivestimenti entrano in contatto con gli elettroni idrati.

Lo studio, intitolato Visualizzazione in situ dell'autoassemblaggio di nanoparticelle d'oro cariche, è stato pubblicato online su Giornale della Società Chimica Americana .