(PhysOrg.com) - Una colaboración entre Advanced Photon Source y Center for Nanoscale Materials en Argonne National Laboratory ha "visto" la cristalización de nanopartículas con un detalle sin precedentes.

"La nanociencia es un tema candente en este momento, y la gente está intentando crear matrices de nanopartículas autoensambladas para el almacenamiento de datos y memoria, ”, Dijo el físico asistente de Argonne, Zhang Jiang. "En estos dispositivos, el grado de pedido es un factor importante ".

Para recuperar un dato específico, es ideal para almacenar información en una red de cristal bidimensional con coordenadas gráficas bien definidas. Por ejemplo, cada bit de información de una canción guardada en un disco duro debe almacenarse en ubicaciones específicas, para poder recuperarlo más tarde. Sin embargo, en la mayoría de los casos, los defectos son inherentes a las redes cristalinas de nanopartículas.

"Los defectos en una celosía son como baches en una carretera, ”, Dijo el físico de Argonne, Jin Wang. "Cuando conduces por la autopista, le gustaría saber si será un viaje suave o si tendrá que hacer zigzag para evitar un pinchazo. También, quieres saber cómo se forman los baches en primer lugar, para que podamos eliminarlos ".

El control del grado de ordenación en matrices de nanopartículas ha sido difícil de alcanzar. La cantidad de nanopartículas que un químico puede producir en un volumen pequeño es asombrosamente grande.

“Podemos producir de forma rutinaria 10 ¹⁴ partículas en unas gotas de solución. Eso es más que la cantidad de estrellas en la Vía Láctea, ”El nanocientífico de Argonne Xiao-Min Lin. "Encontrar las condiciones en las que las nanopartículas puedan autoensamblarse en una red cristalina con un número reducido de defectos es bastante complicado".

Debido a que las nanopartículas son tan pequeñas, No es fácil ver qué tan ordenada está la celosía durante el proceso de autoensamblaje. La microscopía electrónica puede ver nanopartículas individuales, pero el campo de visión es demasiado pequeño para que los científicos obtengan un “panorama general” de cómo es el orden en una escala de longitud macroscópica. Tampoco funciona para soluciones húmedas.

"Con pedidos locales, no se puede asumir que existe el mismo orden en toda la estructura; es como ver un tramo de carretera y asumir que es recto y está bien construido hasta el final, Dijo Wang.

El mismo grupo de investigadores de Argonne, junto con sus colaboradores en la Universidad de Chicago, descubrió que en las condiciones adecuadas, Las nanopartículas pueden flotar en una interfaz líquido-aire de una gota de líquido que se seca y autoorganizarse.

Esto permite que el proceso de cristalización bidimensional se produzca en una escala de tiempo mucho más larga. “Por lo general, no se espera que floten partículas metálicas. Es como arrojar piedras a un estanque y esperar que floten en la superficie, —Dijo Lin. "Pero en el nanomundo, las cosas se comportan de manera diferente ".

Usando dispersión de rayos X de alta resolución en la Fuente de Fotones Avanzada (APS), Jiang y los demás examinaron el proceso de cristalización con un detalle sin precedentes a medida que se forma en tiempo real. Descubrieron que las matrices de nanopartículas formadas en la interfaz líquido-aire pueden entrar en un régimen de fase altamente cristalina definida en la teoría clásica de cristales bidimensionales. Solo cuando el solvente comienza a rociar de la superficie, Comienzan a aparecer los defectos y el desorden.

"Podemos sondear toda la muestra macroscópica y monitorear lo que está sucediendo en tiempo real, ”Dijo Jiang. "Esto nos permite comprender qué parámetros son importantes para controlar el proceso de autoensamblaje".

Con este nivel de comprensión, los científicos esperan que algún día dispositivos como el iPod Nano se puedan fabricar a partir de nanopartículas.

Se publicó un artículo sobre esta investigación en Nano letras .