Nanoskalateknik omdanner partikler til LEGO-lignende byggeklodser

Forskere har udviklet en ingeniørmetode i nanoskala, der omdanner bittesmå partikler til "LEGO-lignende" modulære byggeklodser.

Ledet af University of Melbourne og offentliggjort i dag i Natur nanoteknologi , arbejdet lover applikationer i mikro- og nanoskala, herunder lægemiddellevering, kemisk sansning og energilagring.

Frank Caruso, Professor og ARC Australian Laureate Fellow, Institut for Kemi og Biomolekylær Teknik sagde, at holdet nanokonstruerede byggesten til at skræddersy udviklingen af ​​avancerede materialer.

"Nano-objekter er svære at manipulere, da de er for små til at se direkte med øjet, alt for lille til at holde, og har ofte inkompatible overflader til samling i ordnede strukturer, " han sagde.

"At samle LEGO klodser i komplekse former er relativt nemt, da LEGO knopper sikrer, at klodserne hænger sammen, hvor end du vil.

"Så vi brugte en lignende strategi som grundlag for at samle nanoobjekter til komplekse arkitekturer ved først at belægge dem med et universelt klæbende materiale (en polyphenol), så de ligner nitterne på LEGO klodser.

"Dette gør det muligt for en række nanoobjekter at hænge sammen omkring en skabelon, hvor skabelonen bestemmer den endelige form af den samlede struktur, " sagde professor Caruso.

Forskellige materialer kan samles ved hjælp af denne fremgangsmåde. Denne enkle og modulære tilgang er blevet demonstreret for 15 repræsentative materialer til at danne forskellige størrelser, former, sammensætninger og funktionaliteter.

Sammensætninger omfatter polymerpartikler, metaloxidpartikler og tråde, ædelmetal nanopartikler, koordinering polymer nanotråde, nanoark og nanokuber, og biologiske.

Byggeklodserne kan bruges til at konstruere komplekse 3-D overbygninger, inklusive kerne-satellit, hule, hierarkisk organiserede suprapartikler, og makroskopiske hybridmaterialer.

"Mange tidligere metoder har været begrænset af partikelspecifik samling, " sagde professor Caruso.

"Imidlertid, denne nye polyphenol-baserede partikeltilgang kan tilpasses til forskellige funktioner og gør det muligt at samle forskellige byggesten til superstrukturer, " han sagde.

"knopperne" i de LEGO klodslignende strukturer, kendt som C/G studs fra polyphenolerne, tilvejebringe en superstruktureringsproces til samling og sammenlåsning af byggeklodserne ved hjælp af flere forankringspunkter.

"C/G-studsene" på byggestenens nanopartikler kan yderligere interagere med et sekundært substrat og/eller koordinere med metalioner, sammenlåsning af strukturerne.

Dette giver en platform for hurtig generering af overbyggede samlinger med øget kemisk diversitet og strukturel fleksibilitet på tværs af en lang række længdeskalaer, fra nanometer til centimeter.