Ett team av forskare från University of Floridas avdelning för kemi har utvecklat en ny teknik för att odla nya material från nanorods.

Material med förbättrade egenskaper konstruerade från nanostrukturer har potential att revolutionera marknaden inom allt från databehandling till humanmedicin. Dock, försök att sätta ihop objekt i nanoskala till sofistikerade strukturer har i stort sett varit misslyckade. UF-studien representerar ett stort genombrott på området, visar hur termodynamiska krafter kan användas för att manipulera tillväxten av nanopartiklar till superpartiklar med oöverträffad precision.

Studien publiceras i den 19 oktober upplagan av tidskriften Vetenskap .

"Anledningen till att vi vill sätta ihop nanopartiklar så här är att skapa nya material med kollektiva egenskaper, sade Charles Cao, docent i kemi vid UF och motsvarande författare till studien. "Som att sätta samman syreatomer och väteatomer i ett två-till-ett-förhållande – synergin ger dig vatten, något med egenskaper helt andra än ingredienserna själva."

I UF-studien, en synergism av fluorescerande nanorods, används ibland som biomarkörer i biomedicinsk forskning, resulterade i en superpartikel med ett emissionspolarisationsförhållande som skulle kunna göra den till en bra kandidat för användning för att skapa en ny generation polariserade lysdioder, används i visningsenheter som 3D-TV.

"Tekniken för att tillverka de enskilda nanoroderna är väletablerad, sa Tie Wang, en postdoktor vid UF och huvudförfattare till studien. "Men det vi har saknat är ett sätt att montera dem på ett kontrollerat sätt för att få användbara strukturer och material."

Teamet badade de individuella stavarna i en serie flytande föreningar som reagerade med vissa hydrofoba områden på nanopartiklarna och tryckte dem på plats, bildar en större, mer komplex partikel.

Två olika behandlingar gav två olika produkter.

"En behandling gav oss något helt oväntat - dessa superpartiklar med en riktigt sofistikerad struktur som inte liknar något vi har sett tidigare, " sa Wang.

Den andra gav en mindre komplex struktur än Wang, och hans kollegor kunde odla den till en liten kvadrat av polariserad film ungefär en fjärdedel av storleken på ett frimärke.

Forskarna sa att filmen kan användas för att öka effektiviteten i polariserad LED-TV och datorskärmar med upp till 50 procent, använda för närvarande tillgängliga tillverkningstekniker.

"Jag har arbetat med nanopartikelmontering i ett decennium, " sa Dmitri Talapin, en docent i kemi vid University of Chicago som inte var involverad i studien. "Det finns alla möjliga problem att övervinna när man sätter ihop byggstenar från partiklar i nanoskala. Jag tror inte att någon har kunnat få dem att självmontera till superpartiklar som denna tidigare."

"De har uppnått en kraftfull precision och kontroll, " han sa.