Nano-frecce d'oro formano la base di nuove sovrastrutture esotiche

Immagine al microscopio elettronico a scansione di nanofrecce d'oro. Credito:Wang et al., Sci. Adv . 2017;3:e1701183

(Phys.org) — Un team di ricercatori dell'Università di Pechino ha scoperto che minuscole frecce d'oro possono essere utilizzate per creare nuove sovrastrutture esotiche. Nel loro articolo pubblicato sul sito ad accesso aperto Progressi scientifici , il team descrive come si sono formate le nano-frecce e come possono essere utilizzate per creare supercristalli 2-D e 3-D.

Mentre la ricerca di nuovi materiali utili continua, gli scienziati hanno guardato a costrutti insoliti come base su cui costruire altri oggetti. Un'area di ricerca specifica riguarda la ricerca di materiali che si comportano in determinati modi a livello nano, in particolare quelli che rispondono alla luce (nanofotonica). Questa è una zona, notano i ricercatori, che manca nella produzione di nanocristalli che siano sufficientemente regolabili e complessi da soddisfare le esigenze del settore in crescita. In questo nuovo sforzo, il gruppo ha sviluppato un nuovo tipo di elemento costitutivo per la creazione di tali materiali, chiamati nano-frecce, possono essere utilizzati per creare formazioni cristalline uniche.

Le nano-frecce, il team spiega che sono state formate da piramidi gemelle d'oro collegate alle due estremità a un albero a quattro ali anch'esso fatto d'oro:il team le chiama nano-frecce d'oro uniformi (GNA). Sono stati realizzati utilizzando un processo di crescita eccessiva di nanobarre d'oro controllato. Il risultato è una freccia a due punte estremamente piccola con punte che puntano in direzioni opposte. La forma unica, notano i ricercatori, e il fatto che siano uniformi, permette la costruzione di assemblaggi unici. Quando disteso, i GNA possono allinearsi faccia a faccia, consentendo la costruzione di supercristalli web 2-D interessanti e possibilmente utili, alcuni dei quali ricordano cerniere e altri tessuti.

Rotazione di due GNA attorno agli assi z e x che mostrano i modelli geometrici. Credito:Wang et al., Sci. Adv . 2017;3:e1701183

Utilizzando i costrutti 2-D come base, la squadra inoltre osserva, è possibile creare supercristalli 3-D ravvicinati con vari gradi di impaccamento o struttura dei pori. Notano anche che l'applicazione della stimolazione elettromagnetica a tali cristalli provoca la crescita di modelli di cristalli esotici:questo metodo, la squadra afferma, potrebbe aprire la porta a nuove strade di ricerca che coinvolgono sovrastrutture di nanoparticelle autoassemblanti. Aggiungono inoltre che i prodotti finali potrebbero includere nuovi metamateriali plasmonici adatti all'uso in nanofotonica o materiali architettonici riconfigurabili.

Processo di bloccaggio e sbloccaggio di due GNA a geometria concava. Credito:Wang et al., Sci. Adv . 2017;3:e1701183

SC 3D assemblate da GNA. Immagini SEM (A1, A2, B1, B2, B3, C1, e C2) e modelli geometrici (A3, A4, B4, C3, e C4) di Net III (da A1 a B4) e Weave III (da C1 a C4) SC. Gli inserti mostrano i modelli FFT corrispondenti. Le sfaccettature che giacciono contro le sfaccettature dei GNA vicini sono dipinte in zafferano in (A4), (B4), e (C4). Credito:Wang et al., Sci. Adv . 2017;3:e1701183