Los investigadores de la Universidad Northwestern han desarrollado un plan para comprender y predecir las propiedades y el comportamiento de las nanopartículas complejas y optimizar su uso para una amplia gama de aplicaciones científicas. Estas incluyen catálisis, optoelectrónica, transistores, bioimagen y almacenamiento y conversión de energía.
Los resultados de investigaciones recientes han permitido con éxito la síntesis o creación de una amplia variedad de nanopartículas polielementales, estructuras con hasta ocho elementos diferentes. Sin embargo, todavía existe una comprensión limitada de cómo impacta la disposición de las fases dentro de estas estructurassus propiedades y cómo se pueden diseñar y sintetizar de manera óptima interfaces específicas la superficie común entre estructuras unidas, llamadas heteroestructuras.
"Como el espacio combinatorio de las mezclas es casi infinito, con miles de millones de posibilidades, predecir y comprender cómo se pueden establecer clases específicas de interfaces en una sola partícula es crucial para diseñar nanoestructuras nuevas y funcionales y, en última instancia, optimizar sus propiedades para variosaplicaciones científicas ", dijo Chad A. Mirkin, profesor de química George B. Rathmann en el Colegio de Artes y Ciencias de Weinberg y director del Instituto Internacional de Nanotecnología de Northwestern, quien dirigió la investigación.
En el estudio, los investigadores utilizaron la litografía de copolímero de bloque de sonda de exploración SPBCL, inventada y desarrollada en Northwestern por Mirkin, para construir una nueva biblioteca de nanopartículas heteroestructuradas polielementales que contienen hasta siete metales diferentes.
La investigación se publicará en la edición del 1 de marzo de la revista ciencia .
"Utilizamos herramientas computacionales, como la teoría de la densidad funcional, para calcular las energías interfaciales entre fases, así como las energías de superficie, y las combinamos en una energía de nanopartículas en general", dijo Chris Wolverton, profesor de Ciencia de Materiales de Jerome B. Cohene Ingeniería en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern. "Lo que encontramos es que las morfologías observadas minimizan las energías calculadas. Como resultado, ahora tenemos una herramienta para predecir y comprender este tipo de arreglos de fases en nanopartículas".
Wolverton es coautor del estudio.
"Nuestra contribución permite la síntesis de numerosos tipos de interfaces, proporcionando un amplio campo de juego para explorar sus propiedades y fenómenos, como catalizadores novedosos y nanoestructuras emisoras de luz, con fines útiles", dijo el coautor Vinayak Dravid.es el profesor Abraham Harris de Ciencia e Ingeniería de Materiales y el director del Centro Experimental de Caracterización Atómica y Nanoescala NUANCE en Northwestern.
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Materiales proporcionado por Universidad del Noroeste . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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