Undersøgelse forbedrer forståelsen af ​​overflademolekyler i styring af størrelsen af ​​guldnanopartikler

North Carolina State University-forskere har vist, at "bulk" af molekyler, der almindeligvis bruges til fremstilling af guldnanopartikler, faktisk dikterer størrelsen af ​​nanopartiklerne-med større såkaldte ligander, der resulterer i mindre nanopartikler. Forskergruppen fandt også ud af, at hver type ligand producerer nanopartikler i en bestemt række af diskrete størrelser.

"Dette arbejde fremmer vores forståelse af dannelse af nanopartikler, og giver os et nyt værktøj til styring af størrelsen og egenskaberne af guldnanopartikler, "siger Dr. Joseph Tracy, en assisterende professor i materialevidenskab og teknik ved NC State og medforfatter af et papir, der beskriver forskningen. Guld nanopartikler bruges i industrielle kemiske processer, samt medicinske og elektroniske applikationer.

Når du opretter guld nanopartikler, forskere bruger ofte organiske molekyler kaldet ligander for at lette processen. Liganderne bringer effektivt guldatomer sammen i en løsning for at skabe nanopartikler. I processen, ligander ligger i det væsentlige på linje side om side og omgiver nanopartiklerne i alle tre dimensioner.

Forskerne ønskede at se, om omfanget af liganderne påvirkede nanopartikelstørrelse, og valgte at vurdere tre typer thiolligander - en familie af ligander, der almindeligvis bruges til at syntetisere guldnanopartikler. Specifikt, molekylerne bundet til guldnanopartiklerne er lineære hexanethiolat (-SC6), cyclohexanthiolat (-SCy) og 1-adamantanethiolat (-SAd). Hver af disse ligander har en større konfiguration end den sidste.

For eksempel, forestil hver ligand som et stykke tærte, med et guldatom fastgjort til den spidse ende. -SC6 ligner en meget smal tærte. -SCy er lidt større, og -SAd er den største af de tre -med "skorpe" enden af ​​tærtekilen langt bredere end den spidse ende.

Forskerne fandt ud af, at omfanget af liganderne bestemte størrelsen af ​​nanopartiklerne. Fordi færre -SAd og -SCy ligander kan stille sig op ved siden af ​​hinanden i tre dimensioner, færre guldatomer samles i kernen. Derfor, nanopartiklerne er mindre. -SC6, den mindst omfangsrige af thiolaterne, kan skabe de største nanopartikler.

"Selvom vi har vist, at dette er et effektivt middel til at kontrollere størrelsen i guldnanopartikler, vi tror, ​​at det også kan have konsekvenser for andre materialer, "siger Peter Krommenhoek, en ph.d. studerende ved NC State og hovedforfatter af papiret. "Det er noget, vi undersøger."

Men forskerne gjorde også et andet interessant fund.

Når der dannes særlig små nanopartikler, de har tendens til at danne i meget specifikke størrelser, kaldes diskrete størrelser. For eksempel, nogle typer nanopartikler kan bestå af 25 eller 28 atomer - men aldrig 26 eller 27 atomer.

I dette studie, forskerne fandt ud af, at omfanget af liganderne også ændrede de diskrete størrelser af nanopartiklerne. "Det er interessant, delvis, fordi hver diskret størrelse repræsenterer et andet antal guldatomer og ligander, "Tracy siger, "som kunne påvirke nanopartikelens kemiske adfærd. Det spørgsmål mangler endnu at blive behandlet."