Un equipo de químicos en Penn State ha desarrollado un juego de herramientas de diseño que les permite construir varios niveles de complejidad en nanopartículas usando un proceso simple de mezclar y combinar ". Los investigadores en áreas tan diversas como la medicina, la energía y la electrónica a menudo diseñanpartículas complejas a nanoescala que se predice que tienen funciones útiles ", dijo Raymond E. Schaak, profesor de Química de Materiales de DuPont en Penn State y líder del equipo de investigación." Pero hacerlas en el laboratorio es a menudo el cuello de botella. Nuestra estrategia puede ayudarpara agilizar este proceso ". Un documento que describe la estrategia del equipo y la gran biblioteca de partículas que ahora pueden hacer aparece el 4 de mayo de 2018 en la revista ciencia .
Los científicos e ingenieros están mejorando cada vez más en el diseño de nanopartículas para dividir el agua usando la luz solar, para diagnosticar y tratar el cáncer y para resolver otros problemas importantes. Muchas de estas partículas de "diseñador" deben incluir varios tipos de semiconductores, catalizadores, imanes, y otros materiales para funcionar, todo mientras cumple con los estrictos requisitos relacionados con su tamaño y forma.
"Sintetizar estas partículas complejas se convierte en un desafío realmente difícil, porque cada una de estas partículas requiere un esfuerzo de preparación de la fuerza, y eso no siempre es práctico", dijo Schaak. "Queríamos pensar de una manera más modularpara facilitar este proceso "
Los investigadores comienzan con lo que llaman partículas de primera generación que tienen dimensiones a escala nanométrica y son similares en tamaño a los virus. Estas son esferas, barras y placas de sulfuro de cobre simples y fáciles de fabricar que sirven como trampolines para másderivados complejos. Estas partículas de primera generación definen el tamaño y la forma iniciales, y después de reemplazar parte del cobre con otros elementos como el cadmio y el zinc, se transforman en partículas de segunda generación que ahora incluyen dos materiales. El nuevo material está talladoen una porción del sulfuro de cobre original, formando varios tipos de líneas o formas, representando las uniones entre los dos materiales, definiendo los marcos dentro de las partículas y creando esferas de dos caras, esferas intercaladas, barras tapadas, barras rayadas, placas en parchesy placas de mármol.
"Las uniones traen un elemento de diseño adicional a la mesa", dijo Schaak. "Aquí, los materiales dentro de las partículas están acoplados a nivel atómico, y esto puede conducir a funciones adicionales porque los materiales ahora pueden" hablar "entre nosotros. Podemos ajustar independientemente la forma y el tamaño exterior de las partículas, los materiales que están dentro de las partículas y las formas en que se conectan ".
Todas las partículas de segunda generación todavía contienen algo de sulfuro de cobre. Este sulfuro de cobre 'sobrante' también se puede reemplazar, produciendo partículas de tercera generación que retienen el tamaño y la forma de la primera generación y las uniones de segunda generación mientras contienen completamente diferentesmateriales que las partículas originales de primera generación. Las partículas de mayor generación se hacen mezclando y combinando varias técnicas y materiales. Finalmente, los investigadores generaron fácilmente una biblioteca de 47 nanopartículas distintas de las tres esferas, varillas y varillas simples de primera generación.platos.
Algunas de las partículas que ha fabricado el equipo se encuentran entre las más complejas informadas hasta la fecha, incluidas partículas no simétricas, partículas con agujeros y muescas en ellas y partículas intrincadamente esculpidas ". Lo más emocionante es lo fácil que funciona.puede sentarse y dibujar una partícula realmente compleja que era impensable hace meses, y luego ir al laboratorio y hacerlo de inmediato. Este es realmente un juego de herramientas de diseño ", dijo Schaak.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Estado Penn . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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