Een van de grootste uitdagingen in nanotechnologie is de precieze controle van vorm, grootte en elementaire samenstelling van elk afzonderlijk nanodeeltje. Fysische methoden kunnen homogene nanodeeltjes produceren die vrij zijn van oppervlakteverontreiniging. Echter, ze bieden beperkte mogelijkheid om de vorm en specifieke samenstelling van de nano-objecten te beheersen tijdens de opbouw.

Een recente samenwerking tussen de Universiteit van Helsinki en de Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) Graduate University onthulde dat hybride Au/Fe-nanodeeltjes kunnen groeien in een ongekend complexe structuur met een fabricagemethode in één stap. Met behulp van een computationeel modelleringskader, de groepen van professor Flyura Djurabekova aan de Universiteit van Helsinki en Prof. Sowwan van OIST zijn erin geslaagd het groeimechanisme te ontcijferen door een gedetailleerd meertrapsmodel.

Elegant gecombineerde overwegingen van kinetische en thermodynamische effecten verklaarden de vorming van ingebedde goudlagen en de locatiespecifieke gouddecoratie op het oppervlak. Deze resultaten bieden de mogelijkheid om een ​​groot aantal hybride nanodeeltjes te ontwikkelen voor een breed scala aan opkomende toepassingen. Hun onderzoek is onlangs gepubliceerd in het hoog aangeschreven open access tijdschrift Geavanceerde wetenschap .

"Als de natuur ons verrast met een onverwacht mooi patroon, we moeten het herkennen en uitleggen. Dit is de manier om samen te werken met de natuur die altijd klaar staat om te leren en van ons verwacht dat we leren, " zegt dr. Junlei Zhao, een postdoctoraal onderzoeker in de groep van Prof. Djurabekova.

Vandaag de dag, wetenschappers kunnen fenomenen op nanoschaal met grote nauwkeurigheid bestuderen door gebruik te maken van krachtige computersoftware en moderne supercomputing-infrastructuren. Deze zijn een grote steun, niet alleen voor het bevorderen van fundamentele wetenschap, maar ook voor het vinden van veelbelovende oplossingen voor vele uitdagingen van de mensheid.