پژوهشگران ابزاری برای پیش‌بینی و تولید ساختارهای پیچیده از نانوذرات ارائه کردند. با این روش می‌توان نانوذراتی متشکل از چند عنصر مختلف را برای استفاده در یک حوزه خاص، طراحی و سنتز کرد.
ابزاری برای طراحی و تولید نانوذرات پیچیده چند عنصری
محققان دانشگاه نورث‌وسترن طرحی برای بهبود درک و پیش‌بینی خواص و رفتار نانوذرات پیچیده ارائه کردند که می‌توان با استفاده از آن نانوذرات را برای استفاده در حوزه‌های مختلف بهینه‌سازی کرد. این روش نانوذرات را برای استفاده در حوزه کاتالیست، اپتوالکترونیک، ترانزیستور، تصویربرداری زیستی و ذخیره انرژی بهینه می‌کند.
یافته‌های اخیر دانشمندان به آنها کمک می‌کند تا بتوانند نانوذرات چند عنصری مختلفی را سنتز کنند به طوری که امکان تولید نانوذرات متشکل از هشت عنصر وجود دارد. با این حال هنوز درک دقیقی از چگونگی چیدمان فازها درون این ساختارها و تاثیر آن بر خواص نانوذرات وجود ندارد. محققان به‌درستی نمی‌دانند که چگونه محل تماس میان این عناصر را بهینه کنند.
چاد میرکین از محققان این پروژه می‌گوید: «از آنجایی که چگونگی ترکیب عناصر با هم تقریبا نامحدود است و میلیاردها احتمال برای این ترکیب وجود دارد، پیش‌بینی و درک چگونگی تماس این عناصر اهمیت زیادی در طراحی و تولید نانوساختارهای جدید دارد. با این اطلاعات می‌توان خواص نانوذرات تولید شده را برای استفاده در حوزه‌های مختلف تنظیم کرد.»
در این پروژه محققان از لیتوگرافی بلاک کوپلیمر پیمایشگر روبشی (SPBCL) استفاده کردند روشی که در دانشگاه نورث‌وسترن و توسط میرکین ابداع شده‌است. این روش برای ساخت استخری از نانوذرات چند عنصری بوده که در این پروژه محققان تا ۷ فلز مختلف را با هم ترکیب کردند.
نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان Interface and heterostructure design in polyelemental nanoparticles در نشریه Science به چاپ رسیده است.
میرکین می‌گوید: « ما از ابزارهای محاسباتی نظیر تئوری عاملی دانسیته برای محاسبه انرژی محل تماس عناصر در فازهای مختلف استفاده کردیم. با این ابزار می‌توان انرژی‌های سطح را محاسبه و با ترکیب آن اقدام به محاسبه انرژی نهایی نانوذره کرد. چیزی که ما یافتیم این است که مورفولوژی‌های مشاهده شده انرژی محاسبه شده را به حداقل می‌رساند. در نتیجه ما به ابزاری رسیدیم که می‌توان از آن برای پیش‌بینی و درک انواع مختلف چیدمان فاز در نانوذرات استفاده کرد.»
