El personal del Centro de Materiales a Nanoescala en las Interfaces Nanobio observó el autoensamblaje de nanopartículas de oro (NP de Au) recubiertas con iones orgánicos específicos en agua, Materiales y dispositivos electrónicos y magnéticos, y grupos de nanofotónica en el Laboratorio Nacional de Argonne utilizando microscopía electrónica de transmisión (TEM) in situ equipada con una celda de líquido. Los NP de Au formaron cadenas unidimensionales en unos pocos minutos.

El autoensamblaje de NP atrae una gran atención por su potencial aplicación en la fabricación de sistemas híbridos con propiedades colectivas a partir de diferentes tipos de materiales. Las observaciones proporcionadas aquí aclaran claramente el complejo mecanismo de los procesos de autoensamblaje de NP cargados. También pintan una advertencia sobre el uso de células TEM in situ para imitar procesos de autoensamblaje en entornos de soluciones reales.

La experiencia del CNM con técnicas TEM in situ, síntesis de nanopartículas coloidales, mediciones de potencial zeta, y los espectros de absorción se aprovecharon en este estudio.

Los electrones hidratados formados en la radiólisis del agua disminuyen la carga positiva general de las NP de Au recubiertas de cetiltrimetilamonio (CTA). Los NP también se recubrieron con iones citrato negativos. (Con citrato solo, sin embargo, las NP de Au permanecieron estables en la celda líquida independientemente de la intensidad del haz de electrones). Las interacciones atractivas anisotrópicas, incluyendo interacciones dipolares y de Van der Waals, superar la repulsión entre los NP e inducir el ensamblaje de NP. También se observó la segregación espacial de diferentes tamaños de NP como resultado de gradientes de campo eléctrico dentro de la celda.