I chimici e gli ingegneri di oggi sono molto interessati a un tipo di nanotecnologia resa possibile da minuscole isole di nanoparticelle chiamate "nanocristalli colloidali". Possono essere realizzati con materiali abbondanti e non tossici, e possono essere facilmente modificati per avere un numero di proprietà diverse in funzione della loro dimensione. A seconda di come sono costruiti, i nanocristalli colloidali potrebbero essere trasformati in pannelli solari, dispositivi elettronici o ottici. Ma tutte queste applicazioni richiedono la creazione di luoghi favorevoli ai nanocristalli in cui gli elettroni possano viaggiare.

Un nuovo studio pubblicato su Nanotecnologia della natura aiuta a colmare le lacune per gli scienziati che cercano di utilizzare i nanocristalli per progettare dispositivi elettronici e optoelettronici migliori. Secondo una ricerca dell'Università di Chicago, Argonne National Laboratory e Max Planck Institute for Iron Research scienziati, i legami inorganici tra le nanoparticelle stesse stanno cambiando e si riformano sulla superficie delle nanoparticelle.

Il team si è concentrato sui collegamenti tra le nanoparticelle. All'inizio, gli scienziati hanno usato molecole organiche per collegarli, ma questi tendevano a bloccare il movimento degli elettroni. Alcuni recenti esperimenti hanno invece visto risultati molto migliori per le molecole inorganiche, ma nessuno era sicuro del perché. "Non abbiamo mai avuto un modello atomistico per il comportamento di questi linker inorganici, " ha detto la coautrice dello studio Giulia Galli, il Liew Family Professor of Molecular Engineering e professore di chimica all'Università di Chicago e uno scienziato senior all'Argonne.

Galli ha lavorato con il collega Dmitri Talapin, il Louis Block Distinguished Service Professor di Chimica e uno scienziato ad Argonne, così come Stefan Wippermann, capogruppo al Max Planck Institute, per esplorare la struttura dei nanocristalli realizzati con questi collegamenti inorganici.

Attraverso una combinazione di teoria ed esperimento, la squadra ha sconcertato il colpo per colpo delle azioni. Si scopre che le molecole di collegamento reagiscono dove sono attaccate e formano una sorta di colla, che influenza le proprietà delle nanoparticelle. "Invece di avere ciascuno identità separate, l'intera cosa dovrebbe davvero essere considerata come un nanomateriale complesso, "Ha detto Galli. "Questo era totalmente diverso da quello che si pensava".

"Il modello completo delle proprietà strutturali delle nanoparticelle dovrebbe aiutare scienziati e ingegneri mentre cercano di progettare materiali per un'elettronica migliore e meno tossica, pannelli solari e altro, " disse Wippermann, che ha condotto lo studio.

"Il macchinario computazionale sviluppato durante questo studio è piuttosto unico e dovrebbe essere applicabile a un'ampia gamma di materiali nanostrutturati contenenti componenti sia cristallini che amorfi, " disse Talapin.