Исследователи MIT и Делавэрского университета показали, что изотропные наночастицы — без специально заданных направлений связи — можно собирать в разреженные решётки, меняя свойства молекулярных цепей на их поверхности. Работа опубликована 2 ноября в Nature Materials.

Обычно число и направление связей между частицами задают их формой, отдельными «липкими» участками или жёсткими молекулами-лигандами. В новой системе гибкие полимерные лиганды с положительно и отрицательно заряженными концами изгибались и собирались на границе между сближающимися частицами. После такой перестройки для следующих соседей оставалось меньше доступных направлений — у частицы самопроизвольно возникало ограниченное число связей, подобное валентности атома.

В экспериментах и расчётной модели команда меняла размеры частиц и длину лигандов. Чем легче деформировалась полимерная оболочка, тем меньше соседей получала частица; так исследователи собрали решётки с меньшей плотностью и симметрией, чем предсказывает обычная плотная упаковка, включая ранее не наблюдавшиеся структуры. Направления связей при этом не пришлось заранее кодировать в геометрии самих частиц.

Это пока не готовый материал для устройства и не доказательство массового производства. Авторы рассматривают метод как более гибкий путь к материалам для фотоники, катализа и других областей, но в работе показаны принцип сборки и лабораторные решётки, а не их преимущество в конкретном применении.