Een team van onderzoekers uit China, de VS en Canada heeft een hoogrenderende methode ontwikkeld om gerichte nanodeeltjesclusters samen te stellen. In hun paper gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschapbeschrijft de groep hun methode en mogelijke toepassingen ervan. Oleg Gang, met Columbia University heeft een Perspectiefstuk in hetzelfde tijdschriftnummer waarin deze nieuwe inspanning wordt beschreven.
In de afgelopen decennia hebben wetenschappers geleerd hoe ze nanodeeltjes kunnen maken – materiedeeltjes met een diameter tussen 1 en 100 nanometer – voor een breed scala aan doeleinden. Ze worden momenteel gemaakt met behulp van een van de verschillende technieken. De meest populaire zijn slijtage, gascondensatie, chemische neerslag, hydrothermische synthese, ionenimplantatie en pyrolyse. Elk van deze benaderingen volgt vergelijkbare recepten. De meesten gebruiken pakking, waarbij de rangschikking van kleine deeltjes uiteindelijk de vorming van het resulterende cluster bepaalt.
Voor ronde nanodeeltjes gebruiken chemici een ligandomhulsel om de uiteindelijke vorm van het cluster te bepalen. Er zijn ook aangepaste verpakkingsbenaderingen om complexere producten te creëren. In deze nieuwe poging hebben de onderzoekers een manier bedacht om gerichte nanodeeltjesclusters te maken die kunnen worden gebruikt om producten met een hoge opbrengst te produceren. Hun benadering is gebaseerd op de gedelokaliseerde strategie, wat betekent dat het polymeer-gemedieerde reacties en interacties gebruikt om de elementen te binden die worden gebruikt om de clusters te maken – in hun geval twee soorten gouddeeltjes die worden gebruikt om bolvormige nanodeeltjes te maken. .
Het omvat ook het enten van copolymeren (hetzij base of zuur) op het oppervlak van de deeltjes. Hierdoor is het mogelijk om de rangschikking en het aantal reactieve groepen te regelen, en de toevoeging van een ketting aan de buitenkant van de resulterende cluster wordt gebruikt voor afstoting tussen schalen. Met name wordt het bindingsproces tijdens de synthese gecontroleerd door de ligandlengte, terwijl de rangschikking van de deeltjes die worden gebonden, wordt gecontroleerd door elektrostatische afstotingen. Beide parameters kunnen worden verfijnd om de gevormde clusters aan te passen.
Gang suggereert dat de nieuwe methode de assemblage van gewenste klassen van nanodeeltjes op een relatief eenvoudige manier mogelijk moet maken. Hij merkt ook op dat de methode kan worden aangepast voor gebruik bij het creëren van meer complexe clusters en dus op nanodeeltjes gebaseerde materialen.
Chenglin Yi et al. Zelfbeperkende directionele binding van nanodeeltjes beheerst door reactie stoichiometrie, Wetenschap (2020). DOI: 10.1126 / science.aba8653
Wetenschap