Een samenwerkingsgroep van onderzoekers, waaronder Petr Kral, hoogleraar scheikunde aan de Universiteit van Illinois in Chicago, een nieuwe techniek beschrijven voor het maken van nieuwe nanoporeuze materialen met unieke eigenschappen die kunnen worden gebruikt om moleculen of licht te filteren. Ze beschrijven hun onderzoek in het tijdschrift Wetenschap .

Nanodeeltjes zijn kleine deeltjes die bestaan ​​uit een centrale vaste kern waaraan vaak moleculen, liganden genaamd, zijn vastgemaakt. Nanodeeltjes kunnen zichzelf assembleren tot roosterachtige formaties met unieke optische, magnetisch, elektronische en katalytische eigenschappen.

Experimentalisten onder leiding van Rafal Klajn, hoogleraar scheikunde aan het Weizmann Institute of Science in Israël en corresponderende auteur op het papier, produceerde dunne roosterstructuren bestaande uit twee soorten nanodeeltjes:een met een magnetietkern en een andere met een gouden kern.

Om deze dunne te vormen, roosterachtige structuren, nanodeeltjes zelf-geassembleerd in een laag drogend oplosmiddel drijvend op een andere vloeistof waarin de deeltjes onoplosbaar zijn.

"De zelfassemblagemechanismen in de dunne oplosmiddellaag verschillen van die aan het werk wanneer nanodeeltjes zichzelf mogen assembleren in bulkoplosmiddelen, ’ legde Kraal uit.

De experimentatoren ontwikkelden ook een techniek om een ​​van de twee soorten nanodeeltjes chemisch uit de zelf-geassembleerde roosterachtige structuren te etsen. Het resulterende materiaal had kleine, regelmatig gespreide gaten.

De experimentatoren wendden zich vervolgens tot de theoretische scheikundegroep van Kral, waaronder Lela Vukovic, assistent-professor scheikunde aan de Universiteit van Texas in El Paso, om hen te helpen begrijpen hoe deze roosters zijn gevormd.

Kral en Vukovic gebruikten atomistische moleculaire dynamica-simulaties om precies te modelleren hoe de twee verschillende nanodeeltjes zichzelf assembleerden tot de dunne, roosterachtige structuren. Ze ontdekten dat, afhankelijk van het type vloeistoffen dat in dit proces wordt gebruikt, nanodeeltjes assembleren zichzelf tot verschillende structuren.

"Op basis van de bekende eigenschappen van de nanodeeltjes en de verschillende vloeistofoppervlakken waarop ze werden geplaatst, we konden voorspellen hoe en waarom verschillende roosters werden gevormd, " zei Kraal, wiens groep uitgebreid heeft bestudeerd hoe nanodeeltjes op elkaar inwerken om complexe superstructuren te vormen.

Door de samenstelling van de nanodeeltjes en de vloeistoffen waarop ze zichzelf assembleren te veranderen, Kral zei dat chemici een enorm aantal en verscheidenheid aan nieuwe nanoporeuze materialen kunnen maken. Nanodeeltjes van verschillende grootte zouden, wanneer geëtst, verschillende poriegroottes creëren.