Nhóm nghiên cứu giải thích, khoa học nano là một trong những lĩnh vực “hot” nhất hiện nay và các nhà khoa học đang cố tạo ra các dãy hạt nano tự ghép ở các thiết bị lưu dữ liệu và dung lượng bộ nhớ. Ở những thiết bị này, sự sắp xếp theo trật tự là một yếu tố quan trọng.

Để tạo ra một bit chuyên biệt của dữ liệu, lý tưởng là tích trữ thông tin ở một mạng lưới tinh thể hai chiều với sự phối hợp đồ hình được xác định rõ. Ví dụ, mỗi một bit thông tin của một bài hát được lưu vào trong một đĩa cứng phải được lưu giữ ở các vị trí xác định, vì vậy nó có thể được hồi cố sau này. Tuy nhiên, trong hầu hết các trường hợp, đều có sẵn các khiếm khuyết trong các mạng lưới tinh thể nano.

Các nhà nghiên cứu giải thích, kiểm soát sự sắp xếp theo trật tự ở các dãy hạt nano vẫn chưa thể thực hiện được. Số lượng các hạt nano mà một nhà hóa học có thể tạo ra với khối lượng nhỏ thực ra lại rất lớn. Nhóm nghiên cứu cho biết, họ có thể sản xuất ra được 1014 hạt trong một vài giọt dung dịch. Số lượng này còn lớn hơn số lượng của các ngôi sao trong giải thiên hà. Để xác định các điều kiện theo đó các hạt nano có thể tự lắp ráp thành một mạng lưới tinh thể với số lượng các khiếm khuyết thấp là một thách thức lớn.

Do các hạt nano rất nhỏ, nên không dễ dàng có thể quan sát được trật tự xắp xếp của mạng lưới trong quá trình tự lắp ráp. Kính hiển vi electron có thể quan sát từng hạt nano, nhưng trường quan sát này quá nhỏ đối với các nhà khoa học để có thể có “một bức tranh toàn cảnh” về việc trật tự sắp xếp này diễn ra như thế nào ở cỡ chiều dài vĩ mô. Nó cũng không hoạt động đối với các dung dịch ẩm.

Các nhà nghiên cứu cùng nhóm ở Argonne, cùng với các cộng sự của họ ở trường đại học Chicago, đã khám phá ra rằng dưới những điều kiện thích hợp, các hạt nano có thể lơ lửng ở giao diện chất lỏng-khí của một giọt chất lỏng bị làm khô và bắt đầu có tính tự sắp xếp. Việc này cho phép quy trình tinh thể hóa hai chiều diễn ra ở cỡ thời gian dài hơn nhiều. Sử dụng kỹ thuật phân tán tia X độ phân giải cao ở Cơ quan Nguồn Photon Tiên tiến, các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu quy trình tinh thể hóa ở độ chi tiết chưa từng có, ngay trong thời gian thực. Họ khám phá ra rằng các dãy hạt nano được hình thành ở giao diện chất lỏng-khí có thể gia nhập vào một trạng thái của pha kết tinh cao được xác định ở lý thuyết tinh thể hai chiều cổ điển. Chỉ khi dung môi bắt đầu làm vỡ lớp màng lỏng mỏng ở giao diện này, thì các khiếm khuyết và các tình trạng rối loạn mới bắt đầu diễn ra.