Los materiales sintéticos autoensamblables se unen cuando son pequeños, los bloques de construcción uniformes interactúan y forman una estructura. Sin embargo, la naturaleza permite que materiales como proteínas de diferentes tamaños y formas se ensamblen, permitiendo arquitecturas complejas que pueden manejar múltiples tareas.

Los ingenieros de la Universidad de Illinois observaron más de cerca cómo se ensamblan las partículas sintéticas no uniformes y se sorprendieron al descubrir que ocurre en múltiples fases. abriendo la puerta a nuevos materiales reconfigurables para su uso en tecnologías como las células solares y la catálisis.

Los hallazgos se informan en la revista. Comunicaciones de la naturaleza .

"El autoensamblaje tradicional se puede considerar como una tienda de comestibles que apila manzanas para exhibirlas en la sección de frutas y verduras. "dijo Qian Chen, profesor de ciencia e ingeniería de materiales y autor principal del nuevo estudio. "Tendrían que trabajar con manzanas de tamaño y forma similares, o partículas en el caso del autoensamblaje, para que la estructura sea resistente".

En el nuevo estudio, El grupo de Chen observó el comportamiento de placas de plata a microescala de diversos tamaños y espesores a nanoescala en líquidos. Debido a que las partículas utilizadas en los materiales de autoensamblaje son tan pequeñas, se comportan como átomos y moléculas, que permiten a los investigadores utilizar teorías de la física y la química clásicas para comprender su comportamiento, dijeron los investigadores.

Las partículas no uniformes se repelen y atraen de acuerdo con las leyes de la naturaleza. agua desionizada. Sin embargo, cuando los investigadores agregan sal al agua, Las fuerzas electrostáticas cambiantes desencadenan un proceso de ensamblaje de varios pasos. Las partículas no uniformes comienzan a ensamblarse para formar columnas de placas de plata apiladas y luego se ensamblan en formas cada vez más complejas, rejillas hexagonales 3-D ordenadas, el equipo encontró.

"De hecho, podemos presenciar cómo las partículas se ensamblan en esta jerarquía usando un microscopio óptico, "dijo Binbin Luo, estudiante de posgrado en ciencias de los materiales e ingeniería y coautor del estudio. "De esta manera, podemos rastrear los movimientos de partículas uno por uno y estudiar la dinámica del ensamblaje en tiempo real ".

"Los hallazgos de este estudio pueden permitir el desarrollo de materiales de autoensamblaje reconfigurables, "dijo Ahyoung Kim, estudiante de posgrado en ciencias de los materiales e ingeniería y coautor del estudio. "Estos materiales pueden cambiar de un tipo de cristal sólido a otro con diferentes propiedades para una variedad de aplicaciones".

"Otro beneficio de este hallazgo es que se puede generalizar a otros tipos de sistemas, ", Dijo Chen." Si tienes otro tipo de nanopartículas, ya sea magnético o semiconductor, este principio de la asamblea jerárquica todavía se aplica, permitiendo incluso más tipos de materiales reconfigurables ".