(PhysOrg.com) - Se puede explotar un delicado equilibrio de fuerzas atómicas para crear supercúmulos de nanopartículas de tamaño uniforme, un atributo que es importante para muchas aplicaciones nanotecnológicas pero difícil de lograr. Los investigadores de la Universidad de Michigan dicen.

El mismo tipo de fuerzas actúan uniendo los componentes básicos de los virus, y las estructuras de supercúmulos inorgánicos en esta investigación son en muchos aspectos similares a los virus.

Los profesores de ingeniería química de la UM Nicholas Kotov y Sharon Glotzer dirigieron la investigación. Los hallazgos se publicaron recientemente en línea en Nanotecnología de la naturaleza .

En otro caso de fuerzas que se comportan de formas inesperadas a nanoescala, descubrieron que si comienzas con pequeños bloques de construcción a nanoescala que sean lo suficientemente variados en tamaño, la fuerza de repulsión electrostática y la fuerza de atracción de van der Waals se equilibrarán y limitarán el crecimiento de los cúmulos. Este equilibrio permite la formación de grupos de tamaño uniforme.

"El gran avance aquí es que hemos descubierto un mecanismo genérico que hace que estas nanopartículas se ensamblen en estructuras casi perfectas, ", Dijo Glotzer." La física que vemos no es especial para este sistema, y podría explotarse con otros materiales. Ahora que sabemos cómo funciona, podemos diseñar nuevos bloques de construcción que se ensamblarán de la misma manera ".

Los supercúmulos inorgánicos, técnicamente llamados "suprapartículas", que los investigadores crearon a partir de rojo, El seleniuro de cadmio en polvo no son virus artificiales. Pero comparten muchos atributos con las formas de vida más simples, incluido el tamaño, forma, estructura núcleo-caparazón y las habilidades para ensamblar y disimular, Dijo Kotov.

"Tener estas funcionalidades en un sistema totalmente inorgánico es bastante notable, ", Dijo Kotov." Existe el potencial de combinarlos con las propiedades beneficiosas de los materiales inorgánicos, como la resiliencia ambiental, adsorción de luz y conductividad eléctrica ".

Zhiyong Tang, profesor colaborador del Centro Nacional de Nanociencia y Tecnología de China, dijo, "También es muy impresionante que tales suprapartículas se puedan usar más como bloques de construcción para fabricar ensamblajes ordenados tridimensionales. Este comportamiento de autoensamblaje secundario proporciona una forma factible de obtener nanoestructuras a gran escala que son importantes para la aplicación práctica".

Kotov está trabajando actualmente en "criar" estas suprapartículas para producir combustibles sintéticos a partir de dióxido de carbono. El trabajo también tiene aplicaciones en la administración de fármacos y la investigación de células solares y podría reducir drásticamente el costo de fabricación de grandes cantidades de suprapartículas.

"Al replicar los procesos de autoensamblaje que permiten que los organismos vivos crezcan y se curen, Podemos simplificar la producción de muchos sistemas nanoestructurados útiles a partir de semiconductores y metales tanto que se pueden fabricar en cualquier laboratorio de la escuela secundaria. "Dijo Kotov.