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Simulation of directed self-assembly of nanocrystals

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Simulación de la formación de nanomateriales

Las tecnologías modernas requieren utilizar materiales nuevos con funciones muy específicas que no se pueden desarrollar empleando los métodos tradicionales de síntesis. Investigadores europeos han desarrollado métodos informáticos para predecir la formación de sistemas de nanomateriales.

Tecnologías industriales

Los cristales de nanopartículas tienen una amplia variedad de aplicaciones en áreas como la nanoelectrónica, el almacenamiento de datos de alta densidad, la catálisis y los materiales biomédicos. Es sabido que, bajo determinadas condiciones, las fuerzas de la naturaleza impulsan la estructuración de las nanopartículas para formar nuevas estructuras ordenadas. No obstante, la interrelación complicada de fuerzas entre las partículas, las restricciones al empaquetamiento y la dinámica implicada son poco conocidas todavía. Esto complica el diseño y el control de las funcionalidades de estos materiales y limita sus posibilidades de aplicación. Para proporcionar una solución a este problema, el proyecto Nanosym («Simulación del autoensamblaje dirigido de nanocristales»), financiado por la Unión Europea, utilizó una combinación de distintas técnicas de simulación para predecir la estabilidad y la barrera de nucleación de cristales nanocoloidales. En particular, los científicos de Nanosym desarrollaron técnicas avanzadas teóricas y de computación para definir las energías libres interficiales sólido-líquido y contribuir al diseño de cristales basados en nanopartículas. Estos métodos se probaron sobre distintos sistemas, incluidos sistemas de esferas duras y mezclas polímero-coloide. Con la ayuda de maquinaria computacional actual, los científicos exploraron la formación de redes coloidales con simetrías cúbica, hexagonal, tetragonal y ortorrómbica. La diversidad estructural se atribuyó al balance de cargas eléctricas y momentos dipolares. Finalmente, se diseñó un modelo para predecir la interacción de nanocoloides, teniendo en cuenta datos de movilidad electroforética y la dependencia de la temperatura de las estructuras de las superredes de nanopartículas binarias (BNSL). La tecnología de simulación generada por Nanosym constituye una herramienta sumamente valiosa para predecir el autoensamblaje de nanomateriales. La aplicación de este sistema ayudará a diseñar nuevos nanomateriales con propiedades funcionales.

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