Ver para creer cuando se trata de autoensamblaje de nanopartículas. Un equipo de ingenieros de la Universidad de Illinois está observando las interacciones de las nanopartículas de oro coloidal dentro de pequeños recipientes de muestras parecidos a un acuario para obtener un mayor control sobre el proceso de autoensamblaje de los materiales de ingeniería.

Las nanopartículas coloidales autoensamblables son una de las cosas que hacen cosas como pantallas LED, funcionan las células solares y las baterías. Los investigadores estudian estas nanopartículas con imágenes fijas utilizando microscopios electrónicos de alta potencia, pero debido a que las nanopartículas coloidales interactúan a través de movimientos en líquidos, Los métodos tradicionales de observación basados ​​en microscopía electrónica no pueden capturar las interacciones que ocurren cuando estas nanopartículas se autoensamblan, dijo Qian Chen, profesor de ciencia e ingeniería de materiales y coautor de un nuevo estudio.

"El proceso de autoensamblaje de coloides siempre ha sido una especie de caja negra, ", Dijo Chen." Las partículas se comportan como átomos y moléculas, lo que nos permite utilizar teorías de la física y la química clásicas para modelar su comportamiento. Este nuevo método, llamada microscopía electrónica de transmisión en fase líquida, nos permite ver exactamente lo que está sucediendo ".

El nuevo método del equipo, publicado en Comunicaciones de la naturaleza , también muestra que la forma de las nanopartículas puede controlar los tipos de materiales que se forman.

"Un desafío en nanotecnología es conquistar nuestra incapacidad para controlar el proceso de ensamblaje artificial, ", Dijo Chen." Al trabajar con partículas de diferentes formas, podemos controlar cómo se apilan las partículas, casi como jugar con pequeños juguetes Legos. Este tipo de control marcará la diferencia en las propiedades y la aplicación de un material ".

"Podemos seguir la trayectoria de las nanopartículas, precisa y continuamente, lo que nos da el poder de trazar las leyes de tasa de ensamblaje cuantitativamente, ", dijo el investigador postdoctoral y autor principal Juyeong Kim." Las formas particulares prefieren unirse de una manera similar a cómo las moléculas se conectan en grandes polímeros, y podemos reproducir esas condiciones, que es un gran paso adelante en la comprensión fundamental y el control sobre el autoensamblaje de nanopartículas ".

El grupo eligió experimentar con oro por una razón.

"El oro muestra un excelente contraste bajo TEM porque es un elemento pesado, haciéndolo fácil de observar, ", dijo el estudiante de posgrado y coautor Zihao Ou." También es un elemento muy estable y generalmente no tóxico, que es beneficioso para aplicaciones dentro del cuerpo humano, como la medicina ".

"El oro coloidal contiene una propiedad que le permite concentrar la radiación electromagnética, como ondas de luz, permitiendo que genere calor, ", Dijo Kim." Una posible aplicación de esto es algo llamado terapia fototérmica, donde podemos inyectar oro coloidal en un paciente para atacar las células cancerosas y destruirlas con calor ".

Chen también prevé que el método TEM en fase líquida se utilice para estudiar la estructura de proteínas y microorganismos dentro del cuerpo humano. Las proteínas deben congelarse o cristalizarse para su análisis, que no es ideal. Su grupo ahora está analizando proteínas en entornos líquidos utilizando TEM en fase líquida para ver cómo se autoensamblan y cambian su forma.