研究人员创建可以自组织成厘米级层次装配的发光机制

自然厌恶真空,但它肯定喜欢结构。复杂的、自组织的总成发现整个自然界,从双螺旋DNA分子光子晶体让蝴蝶的翅膀五颜六色的彩虹色的。

Cornell-led项目创造了合成制备,可以模仿这个分级自组装从纳米到厘米,横跨七个数量级。由此产生的合成薄膜有潜力作为一个模型系统对未来探索仿生分级系统和先进的功能。

集团的纸,“从纳米多尺度层次结构的中间相,”4月14日发表在《自然材料》。欧洲杯足球竞彩第一作者是罗宾逊的博士后研究员香汉族组。

以前,创建这种类型的合成纳米材料的最大障碍是缺乏必要的多功能性的纳米构件在许多长度尺度相互作用,使他们能够组织成复杂的结构,在生物分子。

文章的第二作者理查德·罗宾逊领导的研究小组,副教授工程学院材料科学与工程,和Tobias Hanrath教授史密斯学院的化学和生物分子工程,转过身来,硫欧洲杯足球竞彩化镉纳欧洲杯线上买球米颗粒研究的可靠的材料。

不同于以往的努力合成化合物,该集团进行了高浓度的合成版本使用很少的溶剂。产生的过程“magic-size集群”57原子,长度约1.5纳米。这些纳米粒子有壳的配体-特殊绑定分子相欧洲杯猜球平台互作用以这样一种方式,他们形成细丝几微米,宽数百纳米。丝被“定期装饰着这些magic-size集群,像一个高速公路的汽车,以完美的间距,”据罗宾逊。

“如果你向下看前面的灯丝,中心,它是径向组织以及六角结构的,”他说。“因为这些结构化的丝有吸引力的纠葛,事实证明,当他们干在合适的条件下,他们会自组装与远程秩序。”

值得注意的是,通过仔细控制蒸发几何、丝扭曲成更大几百微米长电缆,然后电缆捆绑在一起,排列成高度有序的乐队,最终导致一个图案的薄膜在厘米的范围内。

“通常你不能合成的东西从纳米等级组织通过七个数量级较大。我认为这才是真正的特殊酱料。”罗宾逊说。“程序集模拟很多有趣的自然产品——自然矿化,自然光子学,事情发生在我们没能成功地在实验室繁殖。”

有机和无机相互作用的混合使magic-size集群能够创建电影完美的周期模式。的薄膜可以显示整个光谱的彩虹,研究人员证明,证明其完美的结构。

“很有可能,人们还没有见过,因为大多数合成已经完成在低浓度,所以你有很多溶剂。他们没有相同的ligand-ligand互动。”他说。“我们改变了这一点。我们的规模由一个点击小数位,我们创造了这个无溶剂合成。”

纳米薄膜的最有趣的方面是,它将显示手性光学特性——非对称的吸收偏振光——很可能体现在纳米级别,这个特点是放大到宏观的尺度。薄膜还与液晶分享一些惊人的相似之处。

为了更好地理解自组织的行为,罗宾逊和Hanrath咨询了一群的合作者。

莉娜Kourkoutis,副教授在应用和工程物理、处理电子显微镜,让团队看到纳米颗粒位于细丝。欧洲杯猜球平台助理教授茱莉亚Dshemuchadse在材料科学与工程,推断规则控制丝装配和稳定。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球多伦多大学的研究人员和罗切斯特理工学院的电偶极子之间的相互作用估计东方集群,并建立了一个理论模型显示为什么蒸发方法引起的发光机制形成这样一个完美的周期性的电影,分别。

卓越的多尺度结构的发现开辟了新的途径开发技术,利用新兴chiroptical属性。

这些独特的件轻松事交互chiroptical超材料可以用于一系列潜在的应用,从传感、催化和圆极化光探测器更远的前景在自旋电子欧洲杯足球竞彩学、量子计算和全息术,”Hanrath说。

Shantanu Kallakuri合作者包括硕士生、博士生元姚明和蕾切尔斯凯岛;柯蒂斯威廉姆森博士。19和道格拉斯纳韦尔博士。的18 Hanrath能源实验室;本杰明Savitzky,博士。“18;博士后研究员Mengyu许;从多伦多大学Oleksandr Voznyy;史蒂文·温斯坦从罗切斯特理工学院。

这项研究是由美国国家科学基金会的支持。欧洲杯线上买球康奈尔大学的研究人员利用材料研究中心,由美国国家科学基金会支持的MRSEC计划。欧洲杯足球竞彩

来源:https://www.cornell.edu/

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