Las diferentes épocas de civilización se definen por el descubrimiento de nuevos materiales, ya que los nuevos materiales impulsan nuevas capacidades. Y, sin embargo, identifican el mejor material para una aplicación dada: catalizadores, estructuras de recolección de luz, etiquetas de biodiagnóstico, productos farmacéuticos y dispositivos electrónicos- es tradicionalmente una tarea lenta y desalentadora. Las opciones son casi infinitas, particularmente en la nanoescala un nanómetro es la milmillonésima parte de un metro donde las propiedades del material óptico, estructural, eléctrico, mecánico y químico pueden cambiar significativamente,incluso en una composición fija.
Un nuevo estudio publicado esta semana en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias PNAS respalda la eficacia de una nueva herramienta potencialmente revolucionaria desarrollada en la Universidad Northwestern para probar rápidamente millones incluso miles de millones de nanopartículas para determinar lo mejor para un uso específico.
"Al utilizar métodos tradicionales para identificar nuevos materiales, apenas hemos arañado la superficie de lo que es posible", dijo Chad A. Mirkin de Northwestern, autor correspondiente del estudio y líder mundial en investigación de nanotecnología y sus aplicaciones ". Esta investigación proporcionaprueba de concepto: que este poderoso enfoque de la ciencia del descubrimiento funciona "
La nueva herramienta utiliza una biblioteca combinatoria, o megalibrary, de nanopartículas de una manera muy controlada. Una biblioteca combinatoria es una colección de estructuras sistemáticamente variadas codificadas en sitios específicos en una superficie. Las bibliotecas se crean utilizando la litografía de pluma de polímero de MirkinPPL, que se basa en conjuntos conjuntos de elementos de datos con cientos de miles de puntas piramidales para depositar "puntos" de polímeros individuales de varios tamaños y composiciones, cada uno cargado con diferentes sales metálicas de interés, sobre una superficie., estos puntos se reducen a átomos de metal formando una sola nanopartícula en composición y tamaño fijos.
"Al ser pequeños, creamos dos ventajas en el descubrimiento de materiales de alto rendimiento", dijo Mirkin, profesor de química George B. Rathmann en el Colegio de Artes y Ciencias de Weinberg; profesor de ingeniería química y biológica, ingeniería biomédica y ciencia de materialese ingeniería en la McCormick School of Engineering, y director ejecutivo del Instituto Internacional de Nanotecnología IIN de Northwestern. "Primero, podemos agrupar millones de características en áreas de centímetro cuadrado, creando un camino para crear las bibliotecas más grandes y complejas, parafecha. Segundo, al trabajar en una escala de menos de 100 nanómetros de longitud, el tamaño puede convertirse en un parámetro de biblioteca, y gran parte de la acción, por ejemplo, en el campo de la catálisis, se realiza en esta escala de longitud ".
El nuevo estudio es una asociación entre el IIN de Northwestern y el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea como parte del Centro de Excelencia de la Fuerza Aérea de EE. UU. Para Nanomateriales Bioprogramables Avanzados en Northwestern. El equipo utilizó una megalibrary y una técnica de detección basada en espectroscopía Raman in situ llamadaARES ™ identificará Au3Cu una composición de oro y cobre como un nuevo catalizador para sintetizar nanotubos de carbono de pared simple. ARES fue desarrollado por Benji Maruyama, líder, Equipo de Investigación de Procesos y Materiales Flexibles, Dirección de Materiales y Fabricación, Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aéreay Rahul Rao, científico investigador, Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea y UES, Inc.
Los nanotubos de carbono son moléculas ligeras, flexibles y más fuertes que el acero que se usan para el almacenamiento de energía, la administración de medicamentos y los aditivos que mejoran las propiedades de muchos materiales plásticos. El proceso de selección tardó menos de una semana en completarse y es miles de veces más rápido que el convencionalmétodos de detección.
"Pudimos enfocarnos rápidamente en una composición óptima que produjera el mayor rendimiento de nanotubos mucho más rápido que con los métodos convencionales", dijo Maruyama, coautora del estudio. "Los hallazgos sugieren que podríamos tener la herramienta de descubrimiento definitiva -un potencial cambio de juego en el descubrimiento de materiales "
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Materiales proporcionado por Universidad del Noroeste . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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