a) Foto van een kwartsbuis met een buitendiameter van 20 mm, passend op een Young’s-kraan. b) Schlenk-lijnapparaat voor het bereiden van stikstofatmosfeer in een afgesloten buis. c) SEM-afbeeldingen van gouden nanosheets gevormd na 60 minuten VFD-verwerking met ω = 5 k rpm, θ. Credit: Kleine wetenschap (2024). DOI: 10.1002/smsc.202300312
In een verrassende ontdekking hebben nanotechnologieonderzoekers van Flinders University een reeks verschillende soorten gouden nanodeeltjes geproduceerd door de waterstroom in het nieuwe vortex-vloeistofapparaat aan te passen – zonder de noodzaak van giftige chemicaliën. Het artikel, “Nanogold-gieterij waarbij sprake is van high-shear-mediated fotocontact-elektrificatie in water”, is gepubliceerd in Kleine wetenschap.
Het onderzoek van het groene chemielaboratorium naar de vorming van nanogoud leidde ook tot de ontdekking van een contactelektrificatiereactie in water in het apparaat, wat resulteerde in de vorming van waterstof en waterstofperoxide.
In hun onderzoek werkten Australische en buitenlandse wetenschappers samen aan de zich ontwikkelende grootte en vorm van gouden nanodeeltjes op basis van verschillende VFD-verwerkingsparameters en concentraties van goudchloride-oplossing.
“Door dit onderzoek hebben we een nieuw fenomeen ontdekt in het vortex-vloeistofapparaat: het foto-contact-elektrificatieproces op het grensvlak tussen vaste stof en vloeistof dat zou kunnen worden gebruikt in andere chemische en biologische reacties”, zegt Flinders Ph.D. Badriah Mazen Alotaibi, die het onderzoek leidde.
“We hebben ook de synthese van pure, ongerepte gouden nanodeeltjes in water in de VFD bereikt, zonder het gebruik van algemeen gebruikte chemicaliën – en zo de verspilling tot een minimum beperkt”, zegt de heer Alotaibi.
“Deze methode is van belang voor de vorming van nanomaterialen in het algemeen omdat het een groen proces is, snel, schaalbaar en nanodeeltjes met nieuwe eigenschappen oplevert.”
De grootte en vorm van gouden nanodeeltjes zijn van cruciaal belang voor een reeks toepassingen – van medicijnafgifte tot katalyse, detectie en elektronica – vanwege hun fysieke, chemische en optische eigenschappen.
Het vortex-vloeistofapparaat, tien jaar geleden bedacht door senior auteur Flinders University Professor Colin Raston, is een snel roterende buis die aan één uiteinde open is en waarin vloeistoffen via jetfeeds worden afgeleverd. Verschillende rotatiesnelheden en externe toepassing van licht in het apparaat kunnen worden gebruikt om deeltjes volgens specificatie te synthetiseren.
“Onderzoekers over de hele wereld vinden nu dat het dunne-film-vloeistofapparaat met continue stroom nuttig is bij het onderzoeken en optimaliseren van duurzamere verwerkingstechnieken op nanoschaal”, zegt professor Raston.
“In dit laatste experiment veronderstellen we dat de hoge schuifregimes van de VFD hebben geleid tot het kwantummechanische effect dat bekend staat als contactelektrificatie, wat een andere opwindende ontwikkeling is.”
Professor Raston zegt dat deze ontdekking “een paradigmaverschuiving is in de manier waarop materialen op een gecontroleerde manier kunnen worden gemaakt met behulp van water, zonder dat er andere chemicaliën nodig zijn, wat bijdraagt aan een duurzamere toekomst.”
Meer informatie:
Badriah M. Alotaibi et al, Nanogold Foundry waarbij gebruik wordt gemaakt van high-shear-mediated fotocontact-elektrificatie in water, Kleine wetenschap (2024). DOI: 10.1002/smsc.202300312
Geleverd door Flinders University
