Provare per credere quando si tratta di autoassemblaggio delle nanoparticelle. Un team di ingegneri dell'Università dell'Illinois sta osservando le interazioni delle nanoparticelle d'oro colloidale all'interno di minuscoli contenitori di campioni simili ad acquari per ottenere un maggiore controllo sul processo di autoassemblaggio dei materiali ingegnerizzati.

Le nanoparticelle colloidali autoassemblanti sono una delle cose che fanno cose come i display a LED, celle solari e batterie funzionano. I ricercatori studiano queste nanoparticelle con immagini fisse utilizzando microscopi elettronici ad alta potenza, ma poiché le nanoparticelle colloidali interagiscono attraverso movimenti nei liquidi, i tradizionali metodi di osservazione basati sulla microscopia elettronica non possono catturare le interazioni che si verificano quando queste nanoparticelle si autoassemblano, disse Qian Chen, un professore di scienza e ingegneria dei materiali e coautore di un nuovo studio.

"Il processo di autoassemblaggio del colloide è sempre stato un po' una scatola nera, " disse Chen. "Le particelle si comportano come atomi e molecole, che ci permette di usare la chimica classica e le teorie fisiche per modellare il loro comportamento. Questo nuovo metodo, chiamata microscopia elettronica a trasmissione in fase liquida, ci permette di vedere esattamente cosa sta succedendo".

Il nuovo metodo del team, pubblicato in Comunicazioni sulla natura , mostra anche che la forma delle nanoparticelle può controllare i tipi di materiali formati.

"Una sfida nella nanotecnologia è vincere la nostra incapacità di controllare il processo di assemblaggio artificiale, " Disse Chen. "Lavorando con particelle di forme diverse, possiamo controllare come le particelle si accumulano insieme, quasi come giocare con piccoli giocattoli Lego. Questo tipo di controllo farà la differenza nelle proprietà e nell'applicazione di un materiale".

"Possiamo seguire la traiettoria delle nanoparticelle, in modo preciso e continuo, che ci dà il potere di tracciare quantitativamente le leggi sui tassi di assemblea, " ha detto il ricercatore post-dottorato e autore principale Juyeong Kim. "Forme particolari preferiscono attaccarsi in un modo simile a come le molecole si connettono in grandi polimeri, e possiamo riprodurre quelle condizioni, che è un enorme passo avanti nella comprensione fondamentale e nel controllo dell'autoassemblaggio delle nanoparticelle".

Il gruppo ha scelto di sperimentare l'uso dell'oro per un motivo.

"L'oro mostra un eccellente contrasto sotto TEM perché è un elemento pesante, facilitando l'osservazione, " ha detto lo studente laureato e co-autore Zihao Ou. "È anche un elemento molto stabile e generalmente non tossico, che è vantaggioso per le applicazioni all'interno del corpo umano, come la medicina."

"L'oro colloidale contiene una proprietà che gli permette di concentrare la radiazione elettromagnetica, come onde luminose, permettendogli di generare calore, " Kim ha detto. "Una possibile applicazione di questo è qualcosa chiamato terapia fototermica, dove possiamo iniettare oro colloidale in un paziente per colpire le cellule tumorali e distruggerle con il calore".

Chen prevede anche il metodo TEM in fase liquida utilizzato per studiare la struttura di proteine ​​e microrganismi all'interno del corpo umano. Le proteine ​​devono essere congelate o cristallizzate per l'analisi, che non è l'ideale. Il suo gruppo sta ora esaminando le proteine ​​in ambienti liquidi utilizzando TEM in fase liquida per vedere come si autoassemblano e cambiano forma.