En samarbetsgrupp av forskare inklusive Petr Kral, professor i kemi vid University of Illinois i Chicago, beskriv en ny teknik för att skapa nya nanoporösa material med unika egenskaper som kan användas för att filtrera molekyler eller ljus. De beskriver sin forskning i tidningen Vetenskap .

Nanopartiklar är små partiklar som består av en central fast kärna till vilken molekyler som kallas ligander ofta är fästa. Nanopartiklar kan självmonteras till gallerliknande formationer som har unika optiska, magnetisk, elektroniska och katalytiska egenskaper.

Experimentister ledda av Rafal Klajn, professor i kemi vid Weizmann Institute of Science i Israel och motsvarande författare på tidningen, producerade tunna gitterstrukturer som består av två sorters nanopartiklar:en med en magnetitkärna och en annan med en guldkärna.

För att bilda dessa tunna, gitterliknande strukturer, nanopartiklar själva monterade i ett lager av torkande lösningsmedel som flyter på en annan vätska där partiklarna är olösliga.

"Självmonteringsmekanismerna i det tunna lösningsmedelsskiktet skiljer sig från dem på jobbet när nanopartiklar får självmonteras i lösningsmedel i bulk, "Förklarade Kral.

Experimentisterna utvecklade också en teknik för att kemiskt etsa ut en av de två typerna av nanopartiklar från de självmonterade gitterliknande strukturerna. Det resulterande materialet hade små, regelbundet åtskilda hål.

Experimentisterna vände sig sedan till Krals teoretiska kemigrupp, som inkluderade Lela Vukovic, biträdande professor i kemi vid University of Texas i El Paso, för att hjälpa dem att förstå hur dessa galler bildades.

Kral och Vukovic använde atomistiska molekylära dynamiksimuleringar för att modellera exakt hur de två olika nanopartiklarna självmonterades i det tunna, gitterliknande strukturer. De fann att beroende på vilken typ av vätskor som används i denna process, nanopartiklar monteras själv i olika strukturer.

"Baserat på de kända egenskaperna hos nanopartiklarna och de olika vätskeytorna de placerades på, vi kunde förutsäga hur och varför olika gitter bildades, "sa Kral, vars grupp omfattande har studerat hur nanopartiklar interagerar för att bilda komplexa överbyggnader.

Genom att ändra sammansättningen av nanopartiklarna och vätskorna på vilka de självmonteras, Kral sa att kemister kan skapa ett stort antal och olika nya nanoporösa material. Olika storlekar nanopartiklar skulle, när de etsas ut, skapa olika porstorlekar.