Nye måleteknikker kan forbedre effektiviteten, nanopartiklers sikkerhed

Ved hjælp af højpræcisionsmikroskopi og røntgenspredningsteknikker, University of Oregon forskere har fået øjenåbnende indsigt i processen med at anvende grøn kemi på nanoteknologi, der resulterer i høje udbytter, forbedrer effektiviteten og reducerer affald og potentiel negativ eksponering for menneskers sundhed eller miljøet dramatisk.

University of Oregon kemiker James E. Hutchison beskrev sit laboratoriums seneste bestræbelser på at overvåge nanopartiklernes dynamik i en inviteret tale i dag på American Physical Societys martsmøde (27. februar-2. marts). Det viser sig, Hutchison sagde, at blot at reducere mængden af ​​guld - det materiale, der bruges i hans forskning - i de indledende faser af processen, der bruges til at dyrke nanopartikler, giver mulighed for bedre vedligeholdelse af partikelstørrelsen.

Den præstation, han sagde, har vigtige konsekvenser. Brugen af ​​lavere koncentrationer af forstadiet, der danner nanopartiklerne, eliminerer praktisk talt nanopartiklernes evne til at aggregere sammen og forhindrer dermed variationer af størrelser af det ønskede slutprodukt.

"Det, vi så, mens vi observerede produktionsprocessen med småvinklet røntgenspredning (SAXS), var fantastisk, "Hutchison, sagde i et interview før sit foredrag. "Vi indså, at det er muligt at reducere koncentrationen af ​​guld og lade partiklerne stadig vokse, men luk for sammensmeltningen, eller aggregering, vej."

Han opsummerede også sit laboratoriums brug af kemisk modificerede gitre (Smart Grids) i transmissionselektronmikroskopi for at studere, hvordan nanopartikler udskilles fra almindelige genstande såsom sølvtøj og kobbersmykker - resultater, der blev beskrevet detaljeret i tidsskriftet ACS Nano i oktober. De undersøgte transformationen af ​​sølvnanopartikler belagt på Smart Grids såvel som de almindelige genstande og fandt ud af, at alle former producerer mindre sølvnanopartikler, der kunne spredes i miljøet, især i fugtig luft, vand og lys - og har sandsynligvis gjort det gennem tiden uden nogen kendte sundhedsmæssige konsekvenser.

"Der kan være mange gavnlige anvendelser til nanoteknologi, men de er kun gavnlige, hvis nettofordelene opvejer de skadelige konsekvenser for menneskers sundhed og miljøet, " sagde Hutchison, som har Lokey-Harrington-stolen i kemi ved University of Oregon.

Disse nye overvågnings- og måleteknikker, han sagde, er afgørende for at hjælpe med at forstå, hvilke ændringer der er mulige i de processer, der dyrker nanopartikler til et ønsket produkt. Ved hjælp af grøn kemi, han tilføjede, kan hjælpe med at sikre både effektivitet og stabilitet af et produkt, hvilken, på tur, vil mindske risikoen for uønskede miljømæssige eller skadelige konsekvenser for menneskers sundhed.

Hutchison er medforfatter til "Green Nanotechnology Challenges and Opportunities, "en hvidbog udgivet af American Chemical Society's Green Chemistry Institute, og Det Nationale Forskningsråds rapport, "En forskningsstrategi for miljø, Sundhed, and Safety Aspects of Engineered Nanomaterials." Han var også den stiftende direktør for Safer Nanomaterials and Nanomanufacturing Initiative (SSNI) af Oregon Nanoscience and Microtechnologies Institute (ONAMI), et statsligt signaturforskningscenter.