Brug af lys til at bygge nanopartikler ind i overbygninger

Forskere i Center for Nanoscale Materials og Argonnes Biosciences Division har demonstreret en bemærkelsesværdig enkel, elegant, og omkostningseffektiv måde at samle nanopartikler i større strukturer af enhver ønsket form og form efter behag via en proces kaldet "optisk rettet samling."

Optisk styret samling (ODA) involverer suspensioner af guld og kulstofnanopartikler i vand. En lille dråbe af suspensionen placeres på et objektglas, og en laveffektlaser fokuseres på et lille område i dråben nær dens overflade. Gennem en kompleks proces, der involverer optisk fangst, opvarmning, fordampning, konvektiv væskestrøm, og kemiske interaktioner, nanopartiklerne smelter sammen i nærheden af ​​laserfokuset, og mens forsøgslederen flytter laserfokuset rundt i dråben, et kontinuerligt filament af det smeltede materiale følger.

Disse bemærkelsesværdige strukturer forbliver fuldstændig intakte, selv efter at væsken er drænet af. På denne måde kan "håndlavede" filamenter på op til millimeter længder og 10-60 gange bredere end de originale nanopartikler dannes med vilkårlig form og design. De resulterende hierarkiske arkitekturer kan være nyttige til en række forskellige applikationer, herunder biologisk sansning, elektronik, optik, og nye energiteknologier. Som en første demonstration, forskerne håndlavede en mikroskopisk glyf - det kinesiske symbol for "konge".

Irreversibel metal-metal-aggregering observeres kun, når der er kulstof til stede. Forskere i CNM's Theory &Modeling Group brugte simuleringer af molekylær dynamik til at modellere guld-carbon nanopartikelkonfigurationer og befugtningsadfærd.