un, Illustrazione schematica dell'attività chiroottica indotta magneticamente. B, Modello di nanodominio di magnetite materializzato ad un apice di nanorod semiconduttore ZnxCd1-xS. Credito:ZHUANG et al.
Un team USTC guidato dal Prof. Shu-Hong Yu (USTC), collaborando con il Prof. Zhiyong Tang (National Center for Nanoscience and Technology, Cina) e il Prof. Edward H. Sargent (Università di Toronto), ha gettato nuova luce sul tema dei nanomateriali inorganici chirali. I ricercatori hanno dimostrato una strategia di magnetizzazione regioselettiva, realizzazione di una libreria di eteronanorodi semiconduttori con attività chirottiche.
L'articolo di ricerca, intitolato "Magnetizzazione regioselettiva in nanobarre semiconduttrici, " è stato pubblicato in Nanotecnologia della natura il 20 gennaio.
La chiralità, la proprietà di un oggetto non sovrapponibile alla sua immagine speculare, è di interesse diffuso in fisica, chimica e biologia. L'attività chiroottica nei materiali può essere regolata da dipoli di transizione elettrici e magnetici. Ad oggi, la costruzione chimica dei nanomateriali chirali è stata ottenuta attraverso l'introduzione di molecole chirali e strutture geometricamente elicoidali per fornire modulazione, ma questi metodi limitano la loro instabilità ambientale:la chiralità scompare sotto l'illuminazione, riscaldamento o in un ambiente chimico ostile. Può risultare una scarsa conduttività, poiché i processi di trasferimento di carica verso i reagenti di superficie e gli elettrodi sono ostacolati. Queste limitazioni ostacolano ulteriori applicazioni pratiche dei materiali chirali in varie aree.
La progettazione di nanomateriali magneto-ottici offre l'opportunità di modulare le interazioni tra dipoli elettrici e magnetici tramite il campo magnetico locale, sottolineando un altro approccio promettente per abilitare la chiralità. Per materializzare tali media chiroticamente attivi, la crescita delle unità magnetiche deve essere ottenuta in posizioni mirate dei nanomateriali originari. I nanorod semiconduttori di calcogenuro unidimensionali si distinguono come candidati convincenti per fungere da materiali genitori grazie alla loro elevata anisotropia geometrica, grande momento di dipolo elettrico lungo nanobarre, facilità di composizione e modulazioni dimensionali, così come promettenti applicazioni in catalisi, fotonica, ed elettronica. Però, la crescita epitassiale tra i materiali dell'ospite e del motivo di grandi reticoli e disallineamenti chimici, figuriamoci la crescita regioselettiva, sfide tecniche presenti.
Raccogliendo la sfida, i ricercatori hanno segnalato una strategia ingegneristica a doppio strato tampone per ottenere la crescita selettiva di materiali magnetici in posizioni specifiche su un'ampia varietà di nanotubi semiconduttori. Gli autori hanno integrato in sequenza Ag 2 S e Au strati intermedi ad un apice di ogni nanobarra per catalizzare la crescita sito-specifica di Fe 3 oh 4 nanodomini. A causa del campo magnetico specifico della posizione, gli eteronanorodi magnetizzati risultanti mostrano un momento di dipolo elettrico deviato. In questo modo, l'interazione non nulla tra i dipoli di transizione elettrica e magnetica induce attività chirottica in assenza di ligandi chirali, strutture elicoidali e reticoli chirali, un fenomeno non osservato al di fuori della modulazione. La strategia di magnetizzazione regioselettiva apre una nuova strada alla progettazione di nanomateriali otticamente attivi per la chiralità e la spintronica.
