Onderzoekers hebben een engineeringmethode op nanoschaal ontwikkeld die kleine deeltjes transformeert in "LEGO-achtige" modulaire bouwstenen.

Onder leiding van de Universiteit van Melbourne en vandaag gepubliceerd in Natuur Nanotechnologie , het werk is veelbelovend voor toepassingen op micro- en nanoschaal, waaronder medicijnafgifte, chemische detectie en energieopslag.

Frank Caruso, Professor en ARC Australian Laureate Fellow, Department of Chemical and Biomolecular Engineering zei dat het team nano-engineering bouwstenen heeft ontwikkeld om de ontwikkeling van geavanceerde materialen op maat te maken.

"Nano-objecten zijn moeilijk te manipuleren, omdat ze te klein zijn om direct met het oog te zien, veel te klein om vast te houden, en hebben vaak incompatibele oppervlakken voor montage in geordende structuren, " hij zei.

"Het samenstellen van LEGO-stenen in complexe vormen is relatief eenvoudig, omdat LEGO noppen ervoor zorgen dat de blokken aan elkaar blijven plakken waar je maar wilt.

"Dus gebruikten we een vergelijkbare strategie als basis voor het assembleren van nano-objecten in complexe architecturen door ze eerst te coaten met een universeel hechtend materiaal (een polyfenol) zodat ze lijken op de noppen op LEGO-stenen.

"Hierdoor kan een reeks nano-objecten aan elkaar plakken rond een sjabloon, waarbij de sjabloon de uiteindelijke vorm van de geassembleerde structuur bepaalt, ' zei professor Caruso.

Met deze aanpak kunnen verschillende materialen worden geassembleerd. Deze eenvoudige en modulaire aanpak is aangetoond voor 15 representatieve materialen om verschillende maten te vormen, vormen, composities en functionaliteiten.

Samenstellingen omvatten polymere deeltjes, metaaloxidedeeltjes en draden, edelmetaal nanodeeltjes, coördinatie polymeer nanodraden, nanosheets en nanocubes, en biologische.

De bouwstenen kunnen worden gebruikt om complexe 3D-superstructuren te bouwen, inclusief kernsatelliet, hol, hiërarchisch georganiseerde supradeeltjes, en macroscopische hybride materialen.

"Veel eerdere methoden zijn beperkt door deeltjesspecifieke assemblage, ' zei professor Caruso.

"Echter, deze nieuwe op polyfenolen gebaseerde deeltjesbenadering kan worden aangepast aan verschillende functies en maakt het mogelijk verschillende bouwstenen te assembleren tot superstructuren, " hij zei.

De "noppen" in de LEGO steenachtige structuren, bekend als C/G-noppen van de polyfenolen, zorgen voor een superstructureringsproces voor het samenstellen en in elkaar grijpen van de bouwstenen met behulp van meerdere ankerpunten.

De "C/G-noppen" op de bouwsteen-nanodeeltjes kunnen verder interageren met een secundair substraat en/of coördineren met metaalionen, de structuren in elkaar grijpen.

Dit biedt een platform voor de snelle generatie van supergestructureerde assemblages met verbeterde chemische diversiteit en structurele flexibiliteit over een breed scala aan lengteschalen, van nanometer tot centimeter.