فناوری نانو بر پایه دیدگاهی از انباشتگی مولکولی استواراست که در آن مواد و ساختارهای نانومقیاس با انجام خودآرایی، ساختارهایی در مقیاس میکرو و در نهایت محصولات و ابزارهای ماکروسکوپی را بوجود می‌آورند. تجمع اجزاء نانومقیاس به مواد ماکروسکوپی یک هدف خوشایند بوده است، اما یکی از مشکلات عظیم موجود در این راه، این است که دنیای نانومقیاس تقریباً شش مرتبه از دنیای ماکروسکوپی فاصله دارد. تحقیقات جدید در دانشگاه North Western آمریکا با تقسیم فرآیند انباشتگی به دو زیر مرحله کنترل پذیر، به حل این مشکل کمک می‌کند.
شکل‌دهی پایین به بالای مواد ماکروسکوپی از طریق خودآرایی نانوذرات فلزی
فناوری نانو بر پایه دیدگاهی از انباشتگی مولکولی استواراست که در آن مواد
و ساختارهای نانومقیاس با انجام خودآرایی، ساختارهایی در مقیاس میکرو و در
نهایت محصولات و ابزارهای ماکروسکوپی را بوجود می‌آورند. تجمع اجزاء
نانومقیاس به مواد ماکروسکوپی یک هدف خوشایند بوده است، اما یکی از مشکلات
عظیم موجود در این راه، این است که دنیای نانومقیاس تقریباً شش مرتبه از
دنیای ماکروسکوپی فاصله دارد. تحقیقات جدید در دانشگاه North Western
آمریکا با تقسیم فرآیند انباشتگی به دو زیر مرحله کنترل پذیر، به حل این
مشکل کمک می‌کند. در ابتدا نانوذرات تا رسیدن به واحدهای ساختاری کروی تا
اندازه ۱۰۰ نانومتر بر روی هم انباشته می‌شوند. در این مرحله این اجزاء
مانند تکه‌های رسی به یکدیگر می‌چسبند تا ساختارهایی در اندازه میلیمتر یا
حتی سانتیمتر را ایجاد کنند. تازگی این تکنیک هم به جهت راهکار انباشت
مرتبه‌ای است (یعنی اتمها به نانوذرات و آنها به ابرکره‌ها و نهایتاً به
مواد ماکروسکوپی تبدیل می‌شوند) و هم منجر شدن به ساختارهای نرمی که با
نانوذرات بلوری یا انباشته شده سخت و شکننده قبلی مغایرت دارند.
یکی از این محققان می‌گوید: ما تکنیکی برای ساختن مواد ماکروسکوپی از مواد
نانومقیاس بر پایه خودآرایی نانوساختارهای شکل‌پذیر بنام ابرکره‌ها ابداع
کردیم. ابرکره‌ها توده‌های کروی از نانوذرات فلزی هستند که در آنها
نانوذرات توسط زنجیره‌های آلکیلی طویل و انعطاف‌پذیر به هم متصل می‌شوند.
این انعطاف‌پذیری زنجیره‌های آلکیلی منجر به ایجاد خواص پلاستیکی ابرکره‌ها
در مقیاس نانو می‌شود. بنابراین ابرکره‌های فلزی مانند تکه‌های رسی رفتار
می‌کنند که می‌توانند به آسانی به یکدیگر چسبیده و به ساختارهای بزرگتر
منجر شوند.
ابرکره‌ها صرف‌نظر از اندازه‌شان، در تماس با کره‌ها یا سطوح دیگر بسیار
شکل‌پذیر هستند و با وجود آنکه ۹۲ درصد وزن آنها از فلز تشکیل شده است،
خواص مکانیکی یک جامد پلاستیکی را دارند. همین خاصیت پلاستیکی و چسبندگی
ابرکره‌ها است که سبب انباشته شدن بیشتر آنها به مواد ماکروسکوپی می‌شود.
یک نمونه ماکروسکوپی از این ماده فلزی، استحکامی در حد موم دارد و به آسانی
به شکل دلخواه در می‌آید، در عین حال رسانای جریان الکتریکی نیز است که
محققان آنرا موم فلزی نامیده‌اند
آنها همچنین دریافتند که ابرکره‌ها تحت گرمای ملایم در حدود ۵۰ درجه سانتیگراد دچار
یک تحول ساختاری می‌شوند. در طول این فرآیند، روکشهای سورفاکتانت آلی نانوذرات فلزی،
واجذب شده و یک مونولیت فلزی خالص بر جای می‌گذارند. این فلزات، ساختاری متخلخل
دارند و به دلیل دارا بودن مساحت سطحی بالا به عنوان کاتالیزور بسیار مورد توجه‌اند.
مزیت دیگر این مواد این است که دارای ساختارهای نانومقیاس هستند که منجر به بهبود
کاربرد کاتالیتیکی آنها می‌شود. این روش برای مخلوطی از نانوذرات فلزی متفاوت نیز
کاربرد دارد. در این حالت، محصولات نهایی ساختارهای دو فلزی یا چند فلزی هستند که
در آن دو ماده کاتالیستی در مقیاس نانو با یکدیگر مخلوط می‌شوند. چنین مواد دو فلزی
می‌توانند برای کاتالیز کردن بیش از یک واکنش در یک مرحله مورد استفاده قرار گیرند.
همچنین می‌توان به آسانی اندازه حفره‌ها را در مواد کنترل کرد که برای علم جداسازی
اهمیت بالایی دارد.
این پژوهشگران اخیراً مشابه‌های دینامیکی این ابرکره‌ها را نیز توسعه داده‌اند و
قصد دارند در آینده از این واحدهای ساختاری دینامیکی نانومقیاس برای انباشت مواد
ماکروسکوپی استفاده کنند که خواص مکانیکی، نوری و الکتریکی آنها بطور برگشت‌پذیر در
اثر نور تغییر می‌کنند.
