Los físicos han desarrollado un "modelo planeta-satélite" para conectar y organizar con precisión nanopartículas en estructuras tridimensionales. Inspirado en los fotosistemas de plantas y algas, estos nanoconjuntos artificiales podrían servir en el futuro para recolectar y convertir energía.
Si las nanopartículas de los científicos fueran un millón de veces más grandes, el laboratorio se vería como una sala de manualidades en Navidad:oro, esferas plateadas y brillantes de colores en diferentes tamaños y filamentos en varias longitudes. Porque en el centro del "modelo planeta-satélite" a nanoescala hay una partícula de oro que está orbitada por otras nanopartículas hechas de plata, seleniuro de cadmio o tintes orgánicos.
Como por arte de magia, Las hebras de ADN inteligentemente diseñadas conectan los satélites con el planeta central de una manera muy precisa. La técnica detrás de esto, llamado "origami de ADN", es una especialidad del profesor de física Tim Liedl (LMU Munich) y su equipo. Junto con el grupo del profesor Jochen Feldmann (también LMU Munich) introdujeron y analizaron este novedoso esquema de montaje. Ambos grupos forman parte del clúster de excelencia Nanosystems Initiative Munich (NIM).
Grande o pequeño, cerca o lejos
Una característica distintiva del nuevo método es el sistema de ensamblaje modular que permite a los científicos modificar todos los aspectos de la estructura de manera muy fácil y controlada:el tamaño de la nanopartícula central, los tipos y tamaños de los "satélites" y la distancia entre el planeta y la partícula del satélite. El enfoque también permite a los físicos adaptar y optimizar su sistema para otros fines.
Sistemas fotónicos
Rieles, los semiconductores o moléculas orgánicas fluorescentes sirven como satélites. Por lo tanto, como las moléculas de antena en los fotosistemas naturales, dichos elementos satélites podrían organizarse en el futuro para recolectar energía luminosa y transferirla a un centro de reacción catalítica donde se convierte en otra forma de energía. Siendo por el momento, sin embargo, el modelo permite a los científicos investigar efectos físicos básicos como el llamado proceso de extinción, que se refiere a la intensidad de fluorescencia cambiante de una molécula de tinte en función de la distancia a la nanopartícula de oro central.
“El principio de ensamblaje modular y el alto rendimiento que obtuvimos en la producción de los sistemas planeta-satélite fueron los factores cruciales para investigar de manera confiable este conocido efecto con los nuevos métodos, "explica Robert Schreiber, autor principal del estudio.
Un cosmos completamente nuevo
Además, los científicos lograron unir unidades individuales de planeta-satélite en matrices más grandes, manteniendo la libertad combinatoria. De esta manera, Podría ser posible desarrollar nanosistemas tridimensionales complejos y funcionales, que podrían usarse como plataformas de espectroscopia Raman, como embudos de energía plasmónica o como materiales nanoporosos para aplicaciones catalíticas.
