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Simulation of directed self-assembly of nanocrystals

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Simulazione della formazione dei nanomateriali

Le moderne tecnologie richiedono l'utilizzo di nuovi materiali con funzioni molto specifiche che non possono essere sviluppate usando i metodi di sintesi tradizionali. I ricercatori europei hanno sviluppato metodi di calcolo per prevedere la formazione di sistemi di nanomateriali.

Tecnologie industriali

I cristalli di nanoparticelle presentano una grande varietà di applicazioni in settori quali la nanoelettronica, la memorizzazione di dati ad alta densità, la catalisi e i materiali biomedici. Sappiamo che in certe condizioni le forze naturali guidano l'assemblaggio di nuove nanoparticelle in strutture ordinate. Tuttavia, la complessa interazione di forze interparticelle, vincoli e dinamiche di imballaggio è ancora poco conosciuta. Ciò complica il controllo della progettazione e delle funzionalità di tali materiali, ostacolandone l'applicabilità. Per fornire una soluzione a questo problema, il progetto Nanosym ("Simulation of directed self-assembly of nanocrystals"), finanziato dall'UE, ha utilizzato una combinazione di diverse tecniche di simulazione finalizzate a prevedere la stabilità e la barriera di nucleazione dei cristalli nanocolloidali. Più in particolare, gli scienziati hanno sviluppato tecniche teoriche e computazionali avanzate per definire le energie interfacciali libere solide-liquide e contribuire alla progettazione di cristalli a base di nanoparticelle. Questi metodi sono stati testati su una varietà di sistemi comprendenti sfere rigide e miscele polimeriche e colloidali. Utilizzando lo stato dell'arte delle macchine computazionali, gli scienziati hanno esplorato la formazione di reticoli colloidi con simmetrie cubiche, esagonali, tetragonali e ortorombiche. La diversità strutturale è stata attribuita all'equilibrio delle cariche elettriche e ai momenti di dipolo. Infine, è stato progettato un modello in grado di predire l'interazione di nanocolloidi tenendo in considerazione i dati sulla mobilità elettroforetica e la dipendenza dalla temperatura della struttura superreticolare di nanoparticelle binarie (BNSL). La tecnologia di simulazione generata con il progetto Nanosym costituisce uno strumento prezioso per predire l'autoassemblaggio dei nanomateriali. L'applicazione di questo sistema faciliterà la progettazione di nuovi nanomateriali con proprietà funzionalizzate.

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