Imagine que una torre se construye a sí misma en la estructura deseada solo eligiendo los ladrillos apropiados. Absurdo - y sin embargo, en el mundo nano esto es la realidad:allí una multitud desordenada de componentes puede iniciar la formación de una estructura ordenada, un proceso conocido como autoensamblaje. Los físicos Christos Likos (Universidad de Viena), Emanuela Bianchi y Gerhard Kahl (ambos de la Universidad Tecnológica de Viena) investigan cómo pueden controlar el orden de tales estructuras autoensamblables y descubrieron cómo encender y apagar el proceso de ensamblaje. Los resultados ahora se publican en la revista de alto impacto. Nano letras .

Los materiales con propiedades específicas a nivel nano y microescala son muy buscados debido al amplio espectro de aplicaciones en electrónica. síntesis de material fotovoltaico y biomimético. Para muchas de estas aplicaciones, A menudo se necesitan estructuras cristalinas mesoscópicas y, por lo tanto, los científicos tienen que enfrentarse al desafío de desarrollar métodos eficientes y económicos para producir estructuras objetivo con simetrías y propiedades físicas específicas. Hoy en día, en lugar de depender de herramientas controladas externamente, la mayoría de los métodos de fabricación se basan en el autoensamblaje de unidades base cuidadosamente seleccionadas / sintetizadas. La contraparte macroscópica correspondería a construir una torre o un puente simplemente eligiendo los ladrillos apropiados y dejándolos autoorganizarse en la estructura deseada.

En el vasto ámbito de los materiales funcionales a nano y microescala, la realización de montajes mono y bicapa sobre superficies es de suma importancia. Los sistemas de dimensiones reducidas con características bien definidas tienen aplicaciones como p. Ej. revestimientos antirreflejos, biosensores, almacenamiento de datos, dispositivos ópticos y fotovoltaicos, o catalizadores. Las propiedades de estos materiales dependen en gran medida de un delicado equilibrio entre las propiedades de las unidades de montaje y las de la superficie subyacente.

En nuestra contribución nos centramos en nanounidades con un patrón de superficie complicado, que consta de regiones con diferente carga superficial. Las unidades investigadas están cargadas en su mayoría negativamente con la excepción de las regiones polares cargadas positivamente en la parte superior e inferior de las partículas. Aparecen unidades similares cargadas no homogéneamente en biosistemas, p.ej. cápsides y proteínas virales, o en sistemas sintetizados experimentalmente, p.ej. nanopartículas similares a virus, vesículas manchadas y nanocubos cubiertos con metales específicos.

En el próximo artículo nos centramos en el autoensamblaje de las partículas cargadas heterogéneamente descritas en la vecindad de un sustrato cargado homogéneamente. Nuestras simulaciones por computadora mostraron cómo estructuras complejas a nivel de nanoescala pueden emerger espontáneamente y cómo es posible controlar de manera confiable el orden de las partículas en específicas, agregados cuasi bidimensionales. Dependiendo de diferentes parámetros, como la carga de partícula / pared y la extensión de las regiones cargadas en la superficie de la partícula, Nuestras unidades pueden formar capas superficiales con diferentes densidades (y posiblemente diferentes respuestas a estímulos externos):a veces, las partículas se ensamblan en un paquete compacto, agregados cristalinos ordenados hexagonalmente, a veces se forman abiertos, capas cuadradas, a veces no se ensamblan en absoluto. Nuestro trabajo fue capaz de investigar la variedad de estructuras autoensambladas que ofrecen los ladrillos elegidos y caracterizar los comportamientos colectivos específicos que ocurren al ajustar los parámetros relevantes de estos sistemas. Además, y lo más importante, Demostramos que ante cambios sutiles del pH de la solución o de la carga eléctrica del sustrato, es posible activar y desactivar reversiblemente el proceso de montaje, así como inducir una transformación de una disposición espacial / orientacional específica a otra.