(Phys.org) -Nanodeeltjes die op nieuwe manieren zijn geassembleerd, houden de belofte in van een golf van nieuwe hightechmaterialen die een hoge sterkte kunnen bieden, verbeterde magnetische eigenschappen, lichtreflectie of -absorptie, gebruiken als katalysatoren en nog veel meer. Wetenschappers van het Ames Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy hebben een theoretisch model ontwikkeld om het effect van polymeercoatings te onderzoeken, inclusief DNA, voor zelfassemblage van nanokubussen tot zogenaamde superroosters.

Wat het werk van Ames Laboratory-fysicus Alex Travesset en afgestudeerd assistent Chris Knorowski belangrijk maakt, is dat ze hebben gekarakteriseerd hoe deze nanokubussen kristallijne en vloeibare kristallijne structuren vormen. Hun werk werd gepubliceerd in het nummer van 10 december van de Tijdschrift van de American Chemical Society en vermeld in een Editor's Choice-artikel in het nummer van 31 januari van: Wetenschap .

"Sferische nanodeeltjes, zijn isotroop, zodat ze in elke richting kunnen uitlijnen, Travesset legt uit. "Nanokubussen zijn anders. Ze zijn anisotroop, zodat ze oriëntatievolgorde weergeven. Ze stapelen zich alleen op als de gezichten zich op een bepaalde manier oriënteren."

"Vanuit een meer toegepast oogpunt, kubussen kunnen efficiënter worden samengepakt dan bollen; in configuraties die geen gaten laten, " hij voegt toe, "Dus ze zijn interessant op gebieden zoals katalyse waar je het contactoppervlak wilt maximaliseren."

Tot nu toe hadden wetenschappers alleen theoretische systemen overwogen die uit harde nanokubussen bestaan. Echter, door nanokubussen te coaten met strengen polymeer, de structuren die zich vormen zijn met elkaar verbonden zodat ze kunnen worden geëxtraheerd en bestudeerd in laboratoriumomgevingen. De nanokubussen kunnen van metaal zijn, goud of zilver, of gemaakt van halfgeleidend materiaal.

Het theoretische model van Travesset gebruikt zowel een algemeen polymeer als DNA. Hoewel beide resulteerden in de assemblage van nanokubussen in complexe kristallijne structuren, het DNA-systeem maakt controle over zelfassemblage mogelijk door hybridisatie van complementaire basenparen.

"Met DNA, je kunt informatie coderen over welke kubussen gaan assembleren met welke andere kubussen, "Zei Travesset. "Het geeft je een preciezere manier om relevante zelf-geassembleerde structuren te targeten."

"Omdat het systeem in water kan worden gepolymeriseerd, de geassembleerde structuur kan worden geëxtraheerd en gebruikt in droge omgevingen, "Zei Travesset. "En deze complexe structuren bieden veel meer mogelijkheden voor toepassingen en systemen dan eenvoudige harde kubussen toestaan. We hopen dat deze systemen tot verdere experimenten zullen leiden."