En strukturerad, mesokalfilament av guld- och kolnanopartiklar som bildas via ODA i vatten liknar avsiktligt den kinesiska karaktären för "kung".
Forskare vid Center for Nanoscale Materials och Argonnes Biosciences Division har visat en anmärkningsvärt enkel, elegant, och kostnadseffektivt sätt att sätta ihop nanopartiklar till större strukturer av valfri form och form efter behag via en process som kallas "optiskt riktad montering."
Optiskt riktad montering (ODA) involverar suspensioner av guld- och kolnanopartiklar i vatten. En liten droppe av suspensionen placeras på en glasskiva, och en lågeffektlaser fokuseras på ett litet område i droppen nära dess yta. Genom en komplex process som involverar optisk fångst, uppvärmning, avdunstning, konvektiv vätskeflöde, och kemiska interaktioner, nanopartiklarna smälter nära laserfokuset och när försöksledaren flyttar laserfokuset runt i droppen, en kontinuerlig filament av det smälta materialet följer.
Guld-kol nanopartikelinteraktioner. (a) TEM-bild av spetsen av en guld-kolfilament; (b) TEM-bild av inkapslade guldnanopartiklar i spetsen; (c) Initial guld-kol nanopartikelkonfiguration för en molekylär dynamiksimulering; och (d) molekylär dynamik resultat efter 10 ns som visar vätning av en guldnanopartikel av kolatomer i 450K-intervallet. Dessa resultat indikerar möjligheten av inkapsling av guldnanopartiklar med kol.
Dessa anmärkningsvärda strukturer förblir helt intakta även efter att vätskan har dränerats av. På detta sätt kan "handgjorda" filament på upp till millimeterlängder och 10-60 gånger bredare än de ursprungliga nanopartiklarna formas med godtycklig form och design. De resulterande hierarkiska arkitekturerna kan vara användbara för en mängd olika applikationer, inklusive biologisk avkänning, elektronik, optik, och framväxande energiteknik. Som en första demonstration, forskarna handgjorda en mikroskopisk glyf - den kinesiska symbolen för "kung".
Irreversibel metall-metallaggregering observeras endast när kol är närvarande. Forskare i CNM:s Theory &Modeling Group använde simuleringar av molekylär dynamik för att modellera guld-kol nanopartikelkonfigurationer och vätningsbeteende.
