Las capacidades protectoras de un revestimiento molecular de eslabones de cadena se reducen cuando, en lugar de adherirse a una superficie plana para formar una pared ininterrumpida (fig.1), el radio de la nanopartícula es tan pequeño que la curvatura extrema de la superficie abre espacios entre las moléculas protectoras (fig. 2). (Dibujo cortesía de Matt Lane, Laboratorios Nacionales Sandia)
(PhysOrg.com) - Puede parecer obvio que sumergir objetos relativamente esféricos en una salsa:arándanos en chocolate derretido, digamos - dará como resultado una variedad de bayas completamente encapsuladas.
Confiando en ese concepto, Los fabricantes de nanopartículas esféricas también han sumergido sus productos en recubrimientos protectores con la creencia de que tales encapsulaciones evitarían la formación de grumos y las interacciones químicas no deseadas con los disolventes.
Desafortunadamente, Las reacciones en el nanomundo no son extensiones lógicas del macromundo, Los investigadores de Sandia National Laboratories, Matthew Lane y Gary Grest, han descubierto.
En un artículo de portada el verano pasado en Cartas de revisión física , los investigadores utilizan simulaciones de dinámica molecular para demostrar que los recubrimientos simples son incapaces de cubrir completamente cada nanopartícula esférica en un conjunto.
En lugar de, porque el diámetro de una partícula puede ser menor que el espesor del revestimiento que la protege, la curvatura de la superficie de la partícula a medida que cae rápidamente de su revestimiento adherido provoca la formación de una serie de persianas en lugar de una pared protectora sólida (ver ilustración).
"Sabemos desde hace algún tiempo que las nanopartículas son especiales, y que "lo pequeño es diferente, ’”, Dijo Lane. "Lo que hemos demostrado es que esta regla general para la nanotecnología se aplica a la forma en que cubrimos las partículas, también ".
Carlos Gutiérrez, gerente del Departamento de Ciencias de Superficies e Interfaces de Sandia, dijo, “Es bien sabido que la agregación de nanopartículas en suspensión es actualmente un obstáculo para su uso comercial e industrial. Las simulaciones muestran que incluso los recubrimientos aplicados completa y uniformemente a las nanopartículas esféricas se distorsionan significativamente en la interfaz agua-vapor ".
Dijo Grest, “No desea agregación porque desea que las partículas permanezcan distribuidas por todo el producto para lograr uniformidad. Si tiene partículas de, decir, tamaño de micras, tienes que cubrirlos o cargarlos eléctricamente para que las partículas no se peguen. Pero cuando las partículas se vuelven pequeñas y los recubrimientos se vuelven comparables en tamaño a las partículas, las formas que forman son asimétricas en lugar de esféricas. Las partículas esféricas mantienen su distancia; las partículas asimétricas pueden adherirse unas a otras ".
El hallazgo de la simulación no es necesariamente algo malo, por esta razón:aunque cada partícula está revestida asimétricamente, la asimetría es consistente para cualquier conjunto dado. Dicho de otra manera todos los conjuntos nanoscópicos revestidos son asimétricos a su manera.
Un predecible, la variación idéntica que se produce en todos los miembros de un nanconjunto podría abrir las puertas a nuevas aplicaciones.
“Lo que hemos hecho aquí es colocar un gran cartel de 'callejón sin salida' para evitar que los investigadores pierdan el tiempo yendo por el camino equivocado, Dijo Lane. "El aumento de la densidad de la superficie del recubrimiento o la longitud de su cadena molecular no mejorará los recubrimientos irregulares, como lo haría con partículas más grandes. Pero existen muchos otros caminos posibles hacia nuevos resultados cuando se puede controlar la forma de la agregación ".
