Nanoparticules Power Technologies, des affichages quantiques-points aux catalyseurs et à l’administration de médicaments. Leurs propriétés uniques dépendent de la taille et de la forme, mais les scientifiques ont longtemps eu du mal à expliquer pourquoi les nanoparticules s’auto-organiser en gammes de taille uniforme. Pendant plus d’un siècle, le Théorie de la nucléation classique (CNT) a été le cadre standard, mais il ne peut pas expliquer ces dynamiques.
Maintenant, les chercheurs de Université Chung-Ang (CAU), Séoulainsi que des collaborateurs de l’Université nationale de Séoul et de l’Institut des sciences fondamentales (IBS), ont développé un Nouveau modèle et théorie Cela explique l’étrange croissance multiphasique et la dynamique de rétrécissement des nanoparticules. Leurs conclusions, publiées le 10 juin 2025, dans le Actes de l’Académie nationale des sciences (PNA)Offrez un changement fondamental dans la compréhension de la formation de nanoparticules.
Les observations en temps réel inspirent une nouvelle théorie
En utilisant avancé microscopie électronique à transmission en phase liquide (TEM)l’équipe a suivi la croissance de centaines de nanoparticules colloïdales en temps réel. Ces expériences ont révélé que les nanoparticules subissent plusieurs phases cinétiques distinctesy compris une tendance surprenante pour Des particules plus petites à croître tandis que les plus grandes se rétrécissent—Un comportement contredictant directement le modèle classique de raccourcissement d’Ostwald.
« Les trajectoires de croissance in situ en temps réel des ensembles de nanoparticules nous ont motivés à repenser la théorie à partir de zéro », a déclaré Professeur Jaeyoung chantéDépartement de chimie et directeur du Global Science Research Center for Systems Chemistry at CAU.
Un modèle complet de dynamique des nanoparticules
La nouvelle théorie intègre des facteurs que le CNT négligeait, notamment:
- nanoparticule énergie, forme et dégénérescence de configuration,
- Taux de diffusion et d’association des monomères,
- et nanoparticules traduction, rotation et vibration lorsqu’ils interagissent avec les molécules environnantes.
En intégrant ces variables, le modèle capture six caractéristiques clés de la croissance des nanoparticules, fournissant un Explication quantitative des données expérimentales et une large applicabilité à travers le platine, l’oxyde métallique et les nanoparticules de semi-conducteur.
« Cette théorie marque un changement fondamental dans notre compréhension de la formation des nanoparticules et de l’évolution du temps », a déclaré Professeur Jungwon Park (Université nationale de Séoul). «Cela explique pourquoi les nanoparticules se réglaient dans des distributions de taille uniforme – un mystère laissé non résolu par les modèles classiques.»
Implications pour les nanosciences et au-delà
Le modèle fait également la lumière sur Condensats biologiques et agrégation de protéinesavec des applications potentielles dans l’étude des maladies neurodégénératives telles qu’Alzheimer.
« Avec les progrès de l’IA et de la chimie informatique, notre théorie ouvre la porte à la synthèse prévisible des nanoparticules », a déclaré Professeur chanté. «Cette connaissance guidera la conception sur mesure des catalyseurs, des semi-conducteurs et des systèmes d’administration de médicaments.»
À propos de l’Université Chung-Ang
Fondée en 1916 et située à Séoul, en Corée du Sud, Université Chung-Ang (CAU) est une université privée complète accréditée par le ministère de l’Éducation. Sous la vision «Le leader créatif mondial»CAU est un leader croissant de la recherche, en particulier dans la chimie pure et appliquée. En 2024, son département de chimie est devenu le foyer Centre de recherche scientifique mondiale pour la chimie des systèmessoutenu par la National Research Foundation of Korea.
À propos du professeur Jaeyoung chanté
Questions fréquemment posées
Quelles sont les différentes phases de la dynamique de la croissance pour les nanoparticules de platine et d’or?
Les nanoparticules de platine se développent en plusieurs phases, montrant une croissance rapide initialement, une croissance plus lente dans la phase suivante, puis une croissance rapide à nouveau. Les nanoparticules d’or ont une variation de phase à phase moins significative dans leur dynamique de croissance.
Comment le nouveau modèle explique-t-il la dynamique de croissance des nanoparticules?
Le nouveau modèle utilise une approche mécanique statistique pour décrire comment les nanoparticules se développent en s’associant aux monomères en solution. Il considère les propriétés physiques et chimiques, ce qui lui permet de prédire avec précision la distribution de taille et les taux de croissance des nanoparticules.
Quel rôle joue la coalescence dans la croissance des nanoparticules?
La coalescence entraîne une augmentation rapide de la taille de certaines nanoparticules à des phases de croissance spécifiques. Ce processus est influencé par la distance entre les nanoparticules et leur mouvement thermique, qui affecte comment et quand ils se réunissent pour former des particules plus grandes.
