Технология «bottom-up» может быть реализована следующим образом – нанообъекты собираются в микроразмерные структуры, на основе которых формируются макроскопические устройства и изделия. На пути из наномира в макромир находится множество препятствий, и многие ученые пытаются их преодолеть.
Исследователи из Northwestern University (US) предложили свое решение. Сначала наночастицы самособираются в сферические блоки размером около 100 нм, названные супрасферами. Они состоят из металлических наночастиц (~ 92 % масс.), связанных длинными и гибкими алкильными цепями. Супрасферы однородны по размерам, деформируемы и, к тому же, прилипают друг к другу. Благодаря пластичности и клейкости, из них можно слепить миллиметровые, и даже сантиметровые объекты.
Макроскопические образцы такого материала похожи на воск и могут легко принимать произвольные формы. В то же время, они остаются электропроводными, поэтому исследователи назвали такое состояние «металлический воск» или «формуемые металлы». Комбинация свойств пластиков и проводимости металлов очень необычна и может найти применение в гибкой электронике.
При нагревании до 50 градусов Цельсия органические вещества десорбируются и образуется монолитное металлическое изделие, которое, благодаря своей нанопористой структуре, может применяться в качестве катализатора. Методика позволяет получить изделия, состоящие сразу из нескольких металлов, поэтому они могут использоваться сразу для нескольких каталитических реакций. Размер пор легко контролируется в процессе синтеза, так что получаемый материал может применяться для сепарации веществ.
Теперь ученые разрабатывают «динамические» супрасферы, которые могут собираться и распадаться в зависимости от внешних условий. В идеале, механические, оптические и электрические свойства таких материалов можно будет обратимо менять, просто варьируя условия освещения.
Работа "Plastic and Moldable Metals by Self-Assembly of Sticky Nanoparticle Aggregates" была опубликована в журнале Science.