Forscher verwenden elektrostatische Ladung, um Partikel zu Materialien zusammenzusetzen, die Edelsteinen, Salz

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Allein durch elektrostatische Aufladung können sich gewöhnliche Mikropartikel spontan zu hoch geordneten kristallinen Materialien organisieren – das Äquivalent von Kochsalz oder Opalen, so eine neue Studie unter Leitung von Chemikern der New York University, die in Nature veröffentlicht wurde.

“Unsere Forschung wirft ein neues Licht auf Selbstmontageprozesse, die zur Herstellung neuer Funktionsmaterialien genutzt werden könnten”, sagte Stefano Sacanna, außerordentlicher Professor für Chemie an der NYU und Seniorautor der Studie.Selbstmontage ist ein Prozess, bei dem sich winzige Partikel gegenseitig erkennen und auf eine vorbestimmte Art und Weise binden.

Diese Teilchen kommen zusammen und fügen sich spontan, nach einem auslösenden Ereignis oder einer Änderung der Bedingungen, zu etwas Nützlichem zusammen.Ein Ansatz zur Programmierung von Partikeln, sich auf eine bestimmte Art und Weise zusammenzusetzen, besteht darin, sie mit DNA-Strängen zu beschichten; der genetische Code weist die Partikel an, wie und wo sie sich miteinander verbinden sollen.

Da dieser Ansatz jedoch eine beträchtliche Menge an DNA erfordert, kann er teuer sein und beschränkt sich auf die Herstellung sehr kleiner Proben.

In ihrer Studie in “Nature” verfolgten die Forscher einen anderen Ansatz zur Selbstmontage mit einer viel einfacheren Methode.

Anstatt DNA zu verwenden, setzten sie elektrostatische Ladung ein.Der Prozess ist ähnlich dem, was passiert, wenn man Salz in einen Topf mit Wasser mischt, erklärte Sacanna.

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Wenn Salz in Wasser gegeben wird, lösen sich die winzigen Kristalle in negativ geladene Chlorionen und positiv geladene Natriumionen auf.

Wenn das Wasser verdampft, rekombinieren die positiv und negativ geladenen Teilchen wieder zu Salzkristallen.”Anstatt atomare Ionen wie im Salz zu verwenden, haben wir kolloidale Teilchen verwendet, die tausendmal größer sind.

Wenn wir die kolloidalen Teilchen unter den richtigen Bedingungen zusammenmischen, verhalten sie sich wie atomare Ionen und setzen sich selbst zu Kristallen zusammen”, sagte Sacanna.

Das Verfahren ermöglicht die Herstellung großer Mengen von Materialien.

“Durch die Nutzung der natürlichen Oberflächenladung der Partikel konnten wir vermeiden, dass die typische Oberflächenchemie….

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