Selbstorganisation: Wie Nanopartikel machen ihre eigenen Arrangements

Nanotechnologie Wissenschaftler erkannt, dass einige Eigenschaften von Atomen und Molekülen, damit sie sich in Muster zu arrangieren. Zum Beispiel, wenn man eine Lösung, die organische Moleküle strömen, die ein Schwefelatom an einem Ende über eine Goldoberfläche, die Schwefelatome Bindung an das Goldatome aufweisen. Diese Fähigkeit ist die Selbstorganisation bezeichnet.

Die Schwefelatome alle gleichmäßig in einem Array von Reihen und Spalten beabstandet sind und daß die organischen Moleküle von der Oberfläche stehend sind alle leicht zur Seite lehnt. Dieser Effekt tritt auf, weil die Schwefelatome sind Elektronen mit den Goldatomen in kovalenter Bindungen zu teilen, aber die anderen Elektronen, die Schwefelatome umgebenden stoßen einander ab.

Diese Abstoßung verhindert, dass die Schwefelatome aus immer zu nah beieinander. Zur gleichen Zeit werden die organischen Moleküle miteinander angezogen durch eine der schwächeren Kräften, die auf Moleküle wirkt. Dieser Prozess, der van der Waals-Bindung genannt wird, zieht die organischen Moleküle näher zusammen als die Schwefelatome, damit die organischen Moleküle anlehnen leicht auf dieser Seite.

Diese Mischung aus kovalenten Bindung, Abstoßungskraft und Anziehungskraft führt zu den Molekülen, die funktionalisierte Nanopartikel sind, sich in einem Muster auf der Goldoberfläche Anordnung - ein perfektes Beispiel für die Selbstorganisation.

Die Selbstorganisation wird in vielen Anwendungen verwendet, wie beispielsweise

• Gebäude Sensoren chemische und biologische Moleküle nachzuweisen

• Erstellen von Computerchips mit kleineren Bauteilgrößen, die auf einem Chip mehr Rechenleistung verpackt werden können

• Die Herstellung Diagnose-Tools für die Früherkennung von Krankheiten