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Une `` méga bibliothèque '' innovante donne un nouvel espoir aux ingénieurs en matériaux


Un outil innovant de découverte de nouveaux matériaux s'est révélé prometteur pour les ingénieurs matériaux.

Tout au long de l'histoire, les civilisations ont été connues par les outils qu'elles ont créés et laissés pour compte. Pour créer ces outils, les ingénieurs de toutes les époques ont dû accéder à des matériaux pour atteindre leurs objectifs. À l'ère moderne, cela a souvent conduit les innovateurs à fabriquer leurs propres matériaux uniques.

Une étude des Actes de l'Académie nationale des sciences (PNAS) a expliqué comment un outil pourrait faciliter cette tâche pour les ingénieurs modernes. Une équipe de l'Université Northwestern a créé un moyen de tester rapidement des milliards de nanoparticules pour un usage spécifique.

«En utilisant des méthodes traditionnelles pour identifier de nouveaux matériaux, nous avons à peine effleuré la surface de ce qui est possible», a déclaré Chad A. Mirkin, de Northwestern. Mirkin a été l'auteur correspondant de l'étude, et il est une autorité mondiale dans la recherche sur les nanotechnologies et ses applications. "Cette recherche fournit une preuve de concept - que cette puissante approche de la science de la découverte fonctionne."

Aller plus petit que plus grand

Le nouvel outil utilise une mégalibrairie de nanoparticules. Ces mégalibothèques fonctionnent comme un ensemble de structures variées codées sur des sites spécifiques sur une surface, ont expliqué les chercheurs.

En utilisant une technique développée par Mirkin, les bibliothèques placent des centaines de milliers de pointes pyramidales sur des points de polymère individuels. Ces "points" sont chargés d'une variété de sels métalliques. Une fois que les chercheurs ont chauffé les points, ils se réduisent en atomes métalliques qui forment une seule nanoparticule à une composition et une taille distinctes et fixes.

Plutôt que de "voir grand" avec des matériaux - comme l'ont fait d'autres équipes de chercheurs - Mirkin a déclaré qu'être petit a donné à l'équipe du Nord-Ouest un net avantage.

«En allant petit, nous créons deux avantages dans la découverte de matériaux à haut débit», a déclaré Mirkin.

«Premièrement, nous pouvons regrouper des millions de fonctionnalités dans des zones de centimètres carrés, créant ainsi un chemin pour créer les bibliothèques les plus grandes et les plus complexes à ce jour. Deuxièmement, en travaillant à l'échelle inférieure à 100 nanomètres, la taille peut devenir un paramètre de bibliothèque, et une grande partie de l'action, par exemple, dans le domaine de la catalyse, se fait sur cette échelle de longueur », a-t-il poursuivi.

Comment la mégalibrary pourrait être utilisée

Northwestern a déjà eu de la chance en mettant cette mégalibrairie à l'épreuve. Ils se sont associés au laboratoire de recherche de l'US Air Force, qui fait partie du centre d'excellence de l'US Air Force pour les nanomatériaux bioprogrammables avancés au Northwestern.

La mégalibrairie et une technique de criblage in situ basée sur la spectroscopie Raman appelée ARES ont aidé les chercheurs à identifier un nouveau catalyseur or-cuivre. Il peut être utilisé comme catalyseur pour la synthèse de nanotubes mono-paroi en carbone.

Le nanotubage de carbone est devenu populaire dans la nanotechnologie et la nanotechnologie. Ils sont légers, flexibles et incroyablement solides. Ils ont été utilisés dans tout, de l'administration de médicaments aux additifs dans les plastiques.

«Nous avons été en mesure de nous concentrer rapidement sur une composition optimale qui produisait le rendement de nanotubes le plus élevé beaucoup plus rapidement qu'avec des méthodes conventionnelles», a déclaré Benji Maruyama, co-auteur de l'étude du Air Force Research Laboratory.

«Les résultats suggèrent que nous pouvons disposer de l'outil de découverte ultime - un changement potentiel dans la découverte de matériaux.»


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