(Phys.org) —I ricercatori dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign hanno sviluppato un nuovo approccio con applicazioni nello sviluppo di materiali per la cattura e lo stoccaggio di energia e per i materiali optoelettronici.

Secondo Charles Schroeder, ricercatore presso il Dipartimento di Ingegneria Chimica e Biomolecolare, i risultati mostrano che i materiali precursori dei peptidi possono essere allineati e orientati durante il loro assemblaggio in polipeptidi utilizzando flussi su misura in dispositivi microfluidici.

La ricerca è stata una collaborazione tra i laboratori di Schroeder e William Wilson, un professore di ricerca in scienza e ingegneria dei materiali e il laboratorio di ricerca sui materiali Frederick Seitz dell'Illinois. I loro risultati sono stati pubblicati in un articolo intitolato, "Assemblaggio fluido-diretto di oligopeptidi allineati con nuclei pi-coniugati, " nel numero di agosto 2013 di Materiale avanzato .

"Una grande sfida nel campo della scienza dei materiali è la capacità di dirigere l'assemblaggio di materiali avanzati per la funzionalità desiderata, "dice Amanda Marciel, uno studente laureato nel laboratorio di Schroeder e uno degli autori dell'articolo. "Però, la progettazione di nuovi materiali è spesso ostacolata dalla nostra incapacità di controllare la complessità strutturale dei polimeri sintetici.

"Per rispondere alla necessità di una lavorazione controllata di materiali funzionali, abbiamo sviluppato una piattaforma basata su microfluidica per guidare l'assemblaggio di oligopeptidi sintetici, " ha spiegato Marciel. "Utilizzando un dispositivo microfluidico, abbiamo assemblato DFAA e DFAG in nanostrutture unidimensionali utilizzando un flusso estensionale planare generato in una geometria a fessura incrociata".

La dinamica del processo di assemblaggio può essere seguita in tempo reale utilizzando la microscopia a fluorescenza e la spettroscopia.

"La nanostruttura assemblata è spettralmente distinta dal monomero oligopeptidico sintetico, che può essere utilizzato per monitorare la dinamica della formazione di nanostrutture, " ha aggiunto Marciel. "Utilizzando un preciso controllo idrodinamico della piattaforma microfluidica, i ricercatori hanno dimostrato la formazione di più nanostrutture di oligopeptidi sintetici allineati parallelamente e il loro successivo smontaggio. Modulando le portate volumetriche nel dispositivo, sono stati in grado di manipolare la posizione dell'interfaccia fluido-fluido alla giunzione del microcanale.

Durante questo processo, le nanostrutture inizialmente formate all'interfaccia laminare reattiva sono immerse nel flusso acido in avanzamento, preservando così l'integrità delle nanostrutture preformate avviando la formazione di una nanostruttura allineata nella nuova posizione di interfaccia.

"Il nostro approccio ha il potenziale per consentire la fabbricazione riproducibile e affidabile di materiali avanzati". ha detto Marciel. "Raggiungere l'ordinamento su scala nanometrica nei materiali assemblati è diventato l'obiettivo principale dei recenti sforzi nel campo. Questi approcci alla fine porteranno alla morfologia desiderata nei materiali funzionali, che miglioreranno la loro capacità di catturare e immagazzinare energia."

L'obiettivo finale del team è assemblare l'equivalente organico dei tipici materiali semiconduttori.

"Questo aprirebbe la porta allo sviluppo di materiali con applicazione a dispositivi fotovoltaici, illuminazione a stato solido, raccolta di energia, e processi catalitici, " lei disse.