Skip to main content

Simulation of directed self-assembly of nanocrystals

Article Category

Article available in the folowing languages:

Symulacja tworzenia się nanomateriałów

Nowoczesne technologie wymagają wykorzystania nowych materiałów o wysoce precyzyjnych funkcjach, których nie da się uzyskać przy pomocy tradycyjnych metod syntetycznych. Europejscy naukowcy opracowali metody obliczeniowe służące do prognozowania sposobu formowania się systemów nanomateriałowych.

Technologie przemysłowe

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.

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania