Utilizzando simulazioni numeriche, I ricercatori di Ames Lab hanno scoperto che "peloso" (f-star) o DNA innestato su nanocubi fornivano un quadro generale per dirigere l'autoassemblaggio in fasi con cristalli, cristallino liquido, rotatore, o fasi non cristalline con ordine sia di posizione che di orientamento a lungo raggio.
(Phys.org) — Le nanoparticelle assemblate in modi nuovi mantengono la promessa di un'ondata di nuovi materiali ad alta tecnologia che potrebbero offrire un'elevata resistenza, proprietà magnetiche migliorate, riflettività o assorbimento della luce, utilizzare come catalizzatori e molto altro ancora. Gli scienziati dell'Ames Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti hanno sviluppato un modello teorico per esplorare l'effetto dei rivestimenti polimerici, compreso il DNA, per l'autoassemblaggio di nanocubi nei cosiddetti superreticoli.
Ciò che rende significativo il lavoro del fisico del laboratorio di Ames Alex Travesset e dell'assistente laureato Chris Knorowski è che hanno caratterizzato il modo in cui questi nanocubi formano strutture cristalline e cristalline liquide. Il loro lavoro è stato pubblicato nel numero del 10 dicembre del Giornale della Società Chimica Americana e menzionato in un articolo di Editor's Choice nel numero del 31 gennaio di Scienza .
"Nanoparticelle sferiche, sono isotropi quindi possono allinearsi in qualsiasi direzione, " Spiega Travesset. "I nanocubi sono diversi. sono anisotropi, quindi mostrano l'ordine orientativo. Si impileranno insieme solo se le facce si orientano in un certo modo".
"Da un punto di vista più applicativo, i cubi possono impacchettarsi insieme in modo più efficiente delle sfere; in configurazioni che non lasciano spazi vuoti, " Aggiunge, "quindi sono di interesse in aree come la catalisi in cui si desidera massimizzare l'area di contatto".
Finora gli scienziati avevano considerato solo sistemi teorici costituiti da nanocubi duri. Però, rivestendo i nanocubi con filamenti di polimero, le strutture che si formano sono legate tra loro in modo da poter essere estratte e studiate in ambienti di laboratorio. I nanocubi possono essere metallici, oro o argento, o in materiale semiconduttore.
Il modello teorico di Travesset utilizza sia un polimero generale che il DNA. Mentre entrambi hanno portato all'assemblaggio di nanocubi in complesse strutture cristalline, il sistema del DNA consente il controllo dell'autoassemblaggio mediante ibridazione di coppie di basi complementari.
"Con il DNA, puoi codificare informazioni su quali cubi verranno assemblati con quali altri cubi, " Ha detto Travesset. "Ti dà un modo più preciso per indirizzare le strutture autoassemblate rilevanti".
"Poiché il sistema può essere polimerizzato in acqua, la struttura assemblata può essere estratta e utilizzata in ambienti asciutti, " Ha detto Travesset. "E queste strutture complesse offrono molte più opportunità per applicazioni e sistemi di quanto non consentano i semplici cubi rigidi. Speriamo che questi sistemi portino a ulteriori sperimentazioni".
