Nyt nanomateriale, formet som Davidsstjerner, opdaget af israelske forskere

En ny type nanopartikel, der ligner den sekstakkede Davidsstjerne (Magen David), der er symbolet på Israels flag, er blevet opdaget af forskere ved det hebraiske universitet i Jerusalem. Opdagelsen, siger forskerne, kan føre til nye måder til sansning af glukose ved diagnosticering af diabetes eller give en katalysator til at fange solens energi og omdanne den til rent brændstof.

Deres arbejde, de tror endvidere, bidrager i høj grad til at forstå, hvordan hybride nanopartikler dannes. Hybride nanopartikler er systemer, der kombinerer to eller flere forskellige materialer på den samme partikel, hvor kombinationen giver partiklen multifunktionalitet. Opdagelsen af ​​det hebraiske universitets videnskabsmænd er beskrevet i en artikel, der nu er offentliggjort online og i oktober 2010-udgaven af ​​tidsskriftet Naturmaterialer .

Den nye Davidsstjerne formede partikler, med størrelse 10, 000 gange mindre end bredden af ​​et menneskehår, blev opdaget af forskningsgruppen Uri Banin, Alfred og Erica Larisch Memorial Professor og direktøren for Harvey M. Kruger Family Center for Nanoscience and Nanotechnology ved det hebraiske universitet.

Forskerne har arbejdet på at forsøge at udvikle nye nanopartikler fremstillet af to slags materialer, der er forbundet sammen. Indtil nu, Forskere har kun været opmærksomme på nanopartikler, hvori det ene materiale indkapsler det andet (ligner et æg og en blomme), eller hvor der dannes en ø af det ene materiale på det andet (meget som tændstikkens hoved på en tændstik). Dette var ikke tilfældet med Davidsstjernefigurerne.

Dr. Janet Macdonald, en postdoc i Banins gruppe, arbejdet med at syntetisere nanopartikler, der kombinerer kobbersulfid, et almindeligt mineral med halvledende egenskaber, og ruthenium, et metal med exceptionelle kemisk-katalytiske egenskaber. I stedet for de forventede ruthenium -øer på frøpartiklerne, det, hun så på billederne fra elektronmikroskopet, var partikler med overraskende stribede mønstre og Davidsstjerneformer.

Det, der fulgte, var den vanskelige opgave at finde ud af den tredimensionelle form af de partikler, der kunne give sådanne billeder. Mysteriet tog måneder at løse og bekræfte ved omhyggelig analyse og med hjælp fra Dr. Maya Bar Sadan og Dr. Lothar Houben fra Ernst Ruska-Center for Mikroskopi og Spektroskopi med Elektroner i Juelich, Tyskland.

Forskerne genererede et tredimensionelt billede af de bittesmå nanopartikler ved hjælp af et kraftigt elektronmikroskop og fandt ud af, at Davidsstjernerne er, bemærkelsesværdigt, "nano-bure." Partiklerne er i nanostørrelse, sekskantede krystaller, hver med en lille metalramme, der vikler sig rundt og omslutter dem ligesom et fuglebur, men 100 millioner gange mindre. Fordi nano-buret er sekskantet, når man ser billeder af dem fra oven, de fremstår som Davidsstjerner. Ingen havde nogensinde set hybride nanopartikler dannes med sådan en burstruktur før.

Udforskningen af ​​de mulige anvendelser for nano Stars of David er lige begyndt, og allerede har de vist, at de ikke bare er smukke; sammensætningen og den unikke burform gør dem anvendelige. Den første applikation, der blev demonstreret, var i brugen af ​​nano-burene som sensorer. Forskerne dækkede en elektrode med David-nano-burene og beviste, at det er muligt med den nye enhed at opdage små mængder hydrogenperoxid. Kobbersulfidpartikler uden bur alene var ikke følsomme, og bemærkelsesværdigt, tilføjelsen af ​​metalrammen booster det elektriske signal for detektion 200 gange. Registrering af peroxid er et første skridt mod nye og bedre sensorer for glukose, som har vigtige medicinske implikationer, herunder til diabetesdiagnostik.

Men Banin og hans forskere har bredere forventninger til nano-Davidsstjernerne:at teste disse materialer som sensorer til andre medicinske og miljømæssige applikationer, og undersøge, om de kan bruges som fotokatalysatorer til at bruge sollys til at lave "grønt brændstof".