Atunci cand ai de-a face cu lucruri incredibil de mici nu este tocmai usor sa le organizezi in exact structura pe care o doresti. O nano-particula are o dimensiune de aproximativ a milioana parte dintr-un milimetru. Ce faci atunci cand ai o fiola intreaga plina cu asemenea particule si vrei sa le folosesti pentru a construi o structura cu un model predefinit?

Cheia o constituie un fenomen numit "auto-asamblare": atunci cand un grup de multe particule este supus anumitor conditii externe, el se auto-organizeaza spontan intr-o anumita structura. Acest fenomen este practic identic cu fenomenul inghetului (solidificarii). Atunci cand racim apa in anumite conditii obtinem diferite tipuri de gheata, cu diferite structuri interne; ganditi-va de pilda la proverbiala diversitate a fulgilor de zapada.

Problema este insa cum sa obti o anumita structura. Pana acum, nano-inginerii lucrau prin incercare si eroare. Ei pur si simplu creau diferite conditii mai mult sau mai putin la intamplare si apoi observau ce se intampla. Aceasta este practic aceeasi strategie pe care o foloseste si natura atunci cand construieste structuri complexe fara un plan prestabilit.

Un grup de cercetatori de la Princeton a decis sa abordeze problema dintr-o directie opusa: sa inceapa cu modelul dorit si sa afle ce conditii trebuie impuse.

"Daca ne imaginam nano-materialul ca o casa, abordarea noastra ii permite omului de stiinta sa fie arhitect, antrepreneur si zidar, toate la un loc", remarca Salvatore Toquato, unul dintre autorii studiului. "Noi construim componentele casei, cum ar fi caramizile, si le spunem cum sa interactioneze una cu cealalta, apoi le dam drumul sa se miste la intamplare, iar ele se aranjeaza de la sine sub forma unei case."
"Pentru a face acelasi lucru folosind tehnicile curente, oamenii de stiinta sunt nevoiti sa faca experimente nesfarsite pentru ca sa obtina aceeasi casa," comenta Teresa Riorda. "Si in cele din urma, de cele mai multe ori nici nu obtineau casa, ci mai degraba - metaforic vorbind - un garaj sau un grajd sau siloz."

Torquato si echipa sa au reusit sa rezolve problema folosind mecanica statistica. Mecanica statistica foloseste pentru a face predictii despre caracteristicile macroscopice ale unui sistem daca-i cunoastem (sau daca putem face un model al) structurii sale microscopice. Pana acum, mecanica statistica a fost folosita pentru a calcula proprietatile macroscopice ale unor structuri existente, deja sintetizate. Acum insa, ea a fost folosita pentru a decide ce conditii macroscopice trebuie impuse pentru ca rezultatul sa fie sinteza unei anumite structuri dorite.

O tehnica similara, numita QSPR/QSAR, exista in chimie. Aceasta tehnica este folosita pentru a estima teoretic proprietatile unor molecule care nu au fost inca sintetizate. Ideea este ca, in loc sa fie sintetizate sute de molecule care apoi sa fie analizate si dintre care sa fie selectate cele dorite, moleculele candidate sunt filtrate teoretic si apoi sunt sintetizate numai cele mai promitatoare.
Articolul lui Torquato et. al. reprezinta deci primul pas catre o tehnica similara in domeniul nano-tehnologiei.

RESURSE

Ce sunt lichidele?