Ett team av forskare under ledning av Eugenia Kumacheva vid kemiska institutionen vid University of Toronto har upptäckt ett sätt att förutsäga organiseringen av nanopartiklar i större former genom att behandla dem på samma sätt som molekyler som bildas från kemiska standardreaktioner.
"För närvarande, det finns ingen modell som beskriver organisationen av nanopartiklar, "säger Kumacheva." Vårt arbete banar väg för förutsägelse av egenskaperna hos nanopartikelensembler och för utveckling av nya designregler för sådana strukturer. "
Nanovetenskapens fokus skiftar gradvis från syntesen av enskilda nanopartiklar till deras organisation i större strukturer. För att använda nanopartikelensembler i funktionella enheter som minneslagringsenheter eller optiska vågledare, det är viktigt att uppnå kontroll över deras struktur.
Enligt forskarnas observationer, självorganisationen av nanopartiklar är en effektiv strategi för att producera nanostrukturer med komplexa, hierarkiska arkitekturer. "Det senaste decenniet har bevittnat stora framsteg inom nanovetenskap - särskilt självmontering av nanopartiklar - men den kvantitativa förutsägelsen av arkitekturen för nanopartikelensembler och kinetiken för deras bildande är fortfarande en utmaning, "fortsätter hon." Vi rapporterar om den anmärkningsvärda likheten mellan självmontering av metallnanopartiklar och kemiska reaktioner som leder till bildandet av polymermolekyler. Nanopartiklarna fungerar som multifunktionella enkla enheter, som bildar reversibel, icke -kovalenta bindningar vid specifika bindningsvinklar och organisera sig till en högordnad polymer. "
"Vi utvecklade ett nytt tillvägagångssätt som möjliggör en kvantitativ förutsägelse av linjär arkitektur, grenad, och cykliska självmonterade nanostrukturer, deras aggregeringsnummer och storleksfördelning, och bildandet av strukturella isomerer. "
Kumacheva fick sällskap i forskningen av postdoktorer Kun Liu, Nana Zhao och Wei Li, och tidigare doktoranden Zhihong Nie, tillsammans med professor Michael Rubinstein vid University of North Carolina. Som polymerkemister, laget tog en okonventionell titt på organisationen av nanopartiklar.
"Vi behandlade dem som molekyler, inte partiklar, som i en process som liknar en polymerisationsreaktion, organisera sig i polymerliknande sammansättningar, "säger Kumacheva." Med denna analogi, vi använde polymerisationsteorin och förutsade arkitekturen för de så kallade 'molekylerna' och hittade också andra, oväntade funktioner som kan hitta intressanta applikationer. "
