Een team van onderzoekers van de afdeling chemie van de Universiteit van Florida heeft een nieuwe techniek ontwikkeld om nieuwe materialen uit nanostaafjes te kweken.

Materialen met verbeterde eigenschappen die zijn ontwikkeld op basis van nanostructuren, hebben het potentieel om de markt te revolutioneren in alles, van gegevensverwerking tot menselijke geneeskunde. Echter, pogingen om objecten op nanoschaal te assembleren tot geavanceerde structuren zijn grotendeels mislukt. De UF-studie betekent een grote doorbraak in het veld, laten zien hoe thermodynamische krachten kunnen worden gebruikt om de groei van nanodeeltjes tot superdeeltjes met ongekende precisie te manipuleren.

De studie is gepubliceerd in de editie van 19 oktober van het tijdschrift Wetenschap .

"De reden dat we nanodeeltjes op deze manier willen samenvoegen, is om nieuwe materialen te creëren met collectieve eigenschappen, " zei Charles Cao, universitair hoofddocent scheikunde aan de UF en corresponderende auteur van de studie. "Zoals het samenvoegen van zuurstofatomen en waterstofatomen in een twee-op-een-verhouding - de synergie geeft je water, iets met eigenschappen die totaal anders zijn dan de ingrediënten zelf."

In de UF-studie een synergie van fluorescerende nanostaafjes, soms gebruikt als biomarkers in biomedisch onderzoek, resulteerde in een superdeeltje met een emissiepolarisatieverhouding waardoor het een goede kandidaat zou kunnen zijn voor gebruik bij het creëren van een nieuwe generatie gepolariseerde LED's, gebruikt in weergaveapparaten zoals 3D-televisie.

"De technologie voor het maken van de enkele nanostaafjes is goed ingeburgerd, " zei Tie Wang, een postdoctoraal onderzoeker bij UF en hoofdauteur van de studie. "Maar wat we hebben gemist, is een manier om ze op een gecontroleerde manier samen te stellen om bruikbare structuren en materialen te krijgen."

Het team baadde de afzonderlijke staven in een reeks vloeibare verbindingen die reageerden met bepaalde hydrofobe gebieden op de nanodeeltjes en duwden ze op hun plaats, vormen een grotere, complexer deeltje.

Twee verschillende behandelingen leverden twee verschillende producten op.

"Eén behandeling gaf ons iets totaal onverwachts - deze superdeeltjes met een echt geavanceerde structuur die we nog nooit eerder hebben gezien, ' zei Wang.

De andere leverde een minder complexe structuur op dan Wang, en zijn collega's waren in staat om het te laten groeien tot een klein vierkantje van gepolariseerde film, ongeveer een kwart zo groot als een postzegel.

De onderzoekers zeiden dat de film zou kunnen worden gebruikt om de efficiëntie van gepolariseerde LED-televisie- en computerschermen tot 50 procent te verhogen. met behulp van de momenteel beschikbare productietechnieken.

"Ik heb tien jaar in de assemblage van nanodeeltjes gewerkt, " zei Dmitri Talapin, een universitair hoofddocent scheikunde aan de Universiteit van Chicago die niet betrokken was bij het onderzoek. "Er zijn allerlei problemen die moeten worden overwonnen bij het samenstellen van bouwstenen uit deeltjes op nanoschaal. Ik denk niet dat iemand eerder in staat is geweest om ze zichzelf te laten assembleren tot superdeeltjes zoals deze."

"Ze hebben een hoogstandje bereikt in precisie en controle, " hij zei.