Une équipe du MIT utilise des liaisons moléculaires flexibles pour créer de nouveaux cristaux de nanoparticules

Des chercheurs du MIT et leurs collaborateurs ont créé des structures cristallines de nanoparticules encore jamais observées à l’aide de connecteurs moléculaires flexibles. Cette approche délaisse la stratégie conventionnelle qui consiste à utiliser des liaisons rigides pour contrôler l’assemblage des particules et permet plutôt aux connecteurs de se plier et de s’adapter à mesure que les particules s’assemblent.

Les connecteurs, appelés ligands, se fixent à la surface des nanoparticules. Dans le système de l’équipe, des chaînes polymères flexibles portent des charges positives ou négatives à leurs extrémités. L’attraction entre les charges opposées contribue à relier les particules, tandis que la flexibilité des chaînes influe sur le nombre de particules voisines auxquelles chacune peut se connecter.

Les expériences ont montré que modifier la taille des nanoparticules et la longueur des chaînes polymères pouvait changer ces connexions et les structures qui en résultent. En limitant le nombre de liaisons entre les particules, les chercheurs ont obtenu des arrangements cristallins plus ouverts plutôt que les motifs densément tassés qui se forment généralement.

Ces résultats remettent en question une approche qui guide l’assemblage des nanoparticules depuis environ 20 ans : rendre les connecteurs rigides afin de maintenir les particules dans des orientations soigneusement contrôlées. Les résultats de l’équipe suggèrent que la flexibilité peut, à elle seule, contribuer à déterminer la structure d’un matériau, sans qu’il soit nécessaire aux scientifiques de prédéfinir la direction de chaque connexion.

Les travaux, dirigés par des chercheurs du MIT avec des collaborateurs de l’Université du Delaware, sont décrits dans un article dont la publication dans Nature Materials est prévue. Les chercheurs indiquent que cette méthode pourrait favoriser la mise au point de matériaux aux propriétés sur mesure et être pertinente pour des applications dans des domaines tels que l’électronique, la médecine, l’énergie, la photonique et la catalyse chimique. Des développements supplémentaires seraient nécessaires pour transposer cette approche en technologies commerciales.

Sources: ScienceDaily.