Symulacja tworzenia się nanomateriałów
Nanocząsteczkowe kryształy są powszechnie stosowane w takich dziedzinach jak nanoelektronika, systemy zapisu danych o dużej gęstości, katalizatory czy materiały biomedyczne. Wiadomo, że w pewnych warunkach naturalne siły powodują organizowanie się nanocząsteczek w nowe uporządkowane struktury. Skomplikowane relacje sił międzycząsteczkowych, ograniczeń gęstości i dynamiki są jednak wciąż słabo znane. Utrudnia to projektowanie i kontrolowanie funkcjonalności takich materiałów, a tym samym wykorzystywanie ich w praktycznych zastosowaniach. Aby rozwiązać ten problem, uczestnicy finansowanego ze środków UE projektu "Symulacja ukierunkowanej samoorganizacji nanokryształów" (Nanosym) wykorzystali różne techniki symulacji, aby uzyskać obraz stabilności i bariery nukleacji kryształów nanokoloidalnych. Naukowcy stworzyli zaawansowane techniki teoretyczne i obliczeniowe, pozwalające określić swobodne energie połączeń międzyfazowych i pomagające w projektowaniu kryształów nanocząsteczkowych. Metody te przetestowano w różnych systemach, w tym w modelu sztywnych kul i mieszaninach polimerowo-koloidalnych. Przy pomocy najnowocześniejszych urządzeń komputerowych naukowcy badali formowanie się koloidalnych sieci krystalicznych o symetriach sześciennych, heksagonalnych, tetragonalnych i rombowych. Zdaniem badaczy, zróżnicowanie strukturalne związane jest z równowagą ładunków elektrycznych i momentów dipolowych. Zaprojektowano też model przewidujący interakcje nanokoloidów, uwzględniający dane dotyczące ruchliwości elektroforetycznej i zależności temperaturowych binarnych nadstruktur nanocząsteczkowych (BNSL). Opracowana w ramach projektu Nanosym technologia symulacyjna jest nieocenionym narzędziem do prognozowania samoorganizacji nanomateriałów. System ułatwi projektowanie nowych nanomateriałów o sfunkcjonalizowanych właściwościach.
