Los investigadores de la Universidad Northwestern han desarrollado un plan para comprender y predecir las propiedades y el comportamiento de nanopartículas complejas y optimizar su uso para una amplia gama de aplicaciones científicas. Estos incluyen catálisis, optoelectrónica, transistores, bioimagen, y almacenamiento y conversión de energía.

Los resultados de investigaciones recientes han permitido con éxito la síntesis, o creación, de una amplia variedad de nanopartículas polielementales, estructuras con hasta ocho elementos diferentes. Sin embargo, todavía hay una comprensión limitada de cómo la disposición de las fases dentro de estas estructuras impacta en sus propiedades y cómo las interfaces específicas (la superficie común entre las estructuras limitadas, llamadas heteroestructuras) se pueden diseñar y sintetizar de manera óptima.

"Como el espacio combinatorio de las mezclas es casi infinito, con miles de millones de posibilidades, predecir y comprender cómo se pueden establecer clases específicas de interfaces en una sola partícula es crucial para diseñar nanoestructuras nuevas y funcionales y, por último, optimizar sus propiedades para diversas aplicaciones científicas, "dijo Chad A. Mirkin, el Profesor George B. Rathmann de Química en la Facultad de Artes y Ciencias de Weinberg y el director del Instituto Internacional de Nanotecnología en Northwestern, quien dirigió la investigación.

En el estudio, los investigadores utilizaron la litografía de copolímero de bloques de sonda de barrido (SPBCL), inventado y desarrollado en Northwestern por Mirkin, para construir una nueva biblioteca de nanopartículas heteroestructuradas polielementales que contienen hasta siete metales diferentes.

La investigación se publicará en la edición del 1 de marzo de la revista. Ciencias .

"Usamos herramientas computacionales, como la teoría funcional de la densidad, para calcular energías interfaciales entre fases, así como las energías superficiales, y los combinó en una energía de nanopartículas general, "dijo Chris Wolverton, el Profesor Jerome B. Cohen de Ciencia e Ingeniería de Materiales en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern. "Lo que encontramos es que las morfologías observadas minimizan las energías calculadas. Como resultado, ahora tenemos una herramienta para predecir y comprender este tipo de arreglos de fase en nanopartículas ".

Wolverton es coautor del estudio.

"Nuestra contribución permite la síntesis de numerosos tipos de interfaces, proporcionando un vasto patio de recreo para explorar sus propiedades y fenómenos, como nuevos catalizadores y nanoestructuras emisoras de luz, con fines útiles, ", dijo el coautor Vinayak Dravid. Es el profesor Abraham Harris de Ciencia e Ingeniería de Materiales y director del Centro Experimental de Caracterización Atómica y Nanoescala (NUANCE) en Northwestern.