El autoensamblaje de la materia es uno de los principios fundamentales de la naturaleza, ya que dirige el crecimiento de sistemas ordenados y funcionales más grandes a partir de bloques de construcción más pequeños. El autoensamblaje se puede observar en todas las escalas de longitud desde las moléculas hasta las galaxias. Ahora, los investigadores delEl Centro de Nanociencia de la Universidad de Jyväskylä y el Centro de Excelencia HYBER de la Universidad de Aalto en Finlandia informan sobre un descubrimiento novedoso de materiales de dos y tres dimensiones autoensamblados que están formados por pequeños nanoclusters de oro de solo un par de nanómetros de tamaño, cada unocon 102 átomos de oro y una capa superficial de 44 moléculas de tiol. El estudio, realizado con fondos de la Academia de Finlandia y el Consejo Europeo de Investigación, ha sido publicado en Angewandte Chemie .
La estructura atómica del nanocluster de oro de 102 átomos fue resuelta por primera vez por el grupo de Roger D Kornberg en la Universidad de Stanford en 2007. Desde entonces, se han realizado varios estudios adicionales de sus propiedades en el Centro de Nanociencia Jyväskylä, donde tambiénse ha utilizado para la microscopía electrónica de imágenes de estructuras virales. La superficie de tiol del nanocluster tiene una gran cantidad de grupos ácidos que pueden formar enlaces de hidrógeno dirigidos a nanoclusters vecinos e iniciar el autoensamblaje dirigido.
El autoensamblaje de nanoclusters de oro tuvo lugar en una mezcla de agua y metanol y produjo dos superestructuras claramente diferentes que se tomaron imágenes en un microscopio electrónico de alta resolución en la Universidad de Aalto. En una de las estructuras, capas de dos dimensiones ordenadas hexagonalmentelos nanoclusters de oro se apilaron juntos, cada capa tenía solo un nanocluster de espesor. Modificando las condiciones de síntesis, también se observaron estructuras esféricas tridimensionales y huecas de la cápside, donde el grosor de la pared de la cápside corresponde nuevamente a solo un tamaño de nanocluster.
Si bien los detalles de los mecanismos de formación de estas superestructuras justifican más investigaciones sistémicas, las observaciones iniciales abren varias vistas nuevas sobre nanomateriales de autoensamblaje hechos sintéticamente.
"Hoy, conocemos varias decenas de diferentes tipos de nanoclusters de oro atomísticamente precisos, y creo que pueden exhibir una amplia variedad de patrones de crecimiento autoensamblables que podrían producir una gama de nuevos metamateriales", dijo el profesor de la Academia HannuHäkkinen, quien coordinó la investigación en el Centro de Nanociencia. "En biología, los ejemplos típicos de sistemas funcionales de autoensamblaje son virus y vesículas. Las estructuras biológicas autoensambladas también pueden desmontarse mediante cambios suaves en las condiciones bioquímicas circundantes.Será de gran interés ver si estos materiales a base de oro se pueden desmontar y luego volver a ensamblar en diferentes estructuras cambiando algo en la química del disolvente circundante ".
"Las nanoshojas bidimensionales independientes brindarán oportunidades hacia materiales funcionales de nueva generación, y las cápsidas huecas allanarán el camino para materiales de marco coloidal altamente livianos", dijo el investigador postdoctoral Nonappa Universidad de Aalto.
El profesor Olli Ikkala de la Universidad de Aalto dijo: "En un marco más amplio, se ha mantenido como un gran desafío dominar los autoensamblajes en todas las escalas de longitud para ajustar las propiedades funcionales de los materiales de manera racional. Hasta ahora, ha sidocomúnmente se considera suficiente para lograr distribuciones de tamaño suficientemente estrechas de las unidades estructurales constituyentes de nanoescala para lograr estructuras bien definidas. Los hallazgos actuales sugieren un cambio de paradigma para perseguir unidades de nanoescala estrictamente definidas para autoensamblajes ".
Los otros investigadores involucrados en el trabajo fueron Tanja Lahtinen y Tiia-Riikka Tero de la Universidad de Jyväskylä y Johannes Haataja de la Universidad de Aalto.
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Materiales proporcionado por Suomen Akatemia Academia de Finlandia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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