Planet-satellit nanostrukturer fra guld nanopartikler og RAFT stjerne polymerer

(Phys.org) — Kosmos i miniature:Tyske forskere har produceret nanopartikler omgivet af en gruppe mindre nanopartikler som en planet, der kredser om af satellitter. De udstyrede større guld nanopartikler med specielle stjerneformede polymerer, som igen binder sig til mindre guld-nanopartikler. Som forskerne rapporterer i tidsskriftet Angewandte Chemie , det er muligt præcist at kontrollere afstanden mellem de bittesmå "satellitter" og deres centrale "planet" ved hjælp af polymerernes molekylvægt – og dermed kædelængden.

Som alle mennesker, forskere kan lide god æstetik. De nyder usædvanlige nanoskopiske arkitekturer med ordnede strukturer og er nysgerrige efter, hvilke interessante fysiske egenskaber der er iboende til sådanne strukturer. Disse egenskaber kan ofte være yderst nyttige. For eksempel, nanoarkitekturer bestående af en central nanopartikel omgivet af mindre nanopartikler i en præcist defineret afstand kunne bruges som sensorer, som "linealer" til måling af biologiske nanoobjekter, og som transportsystemer til at levere lægemidler specifikt til tumorceller. Imidlertid, forskere havde ikke tidligere fundet en metode til nemt og effektivt at producere en række planet-satellit-nanosystemer - et kritisk krav for undersøgelse og praktisk brug af sådanne nanoarkitekturer.

Christin Rossner og Philipp Vana ved universitetet i Göttingen har nu udviklet en sådan teknik. I midten er polymerer fremstillet ved en RAFT (reversibel addition-fragmentation chain transfer) polymerisation. RAFT er en teknik til målrettet syntese af polymerer med en præcist defineret grad af polymerisation; det resulterer i meget ensartede polymerer med præcist kontrollerbare kædelængder. Fordi dette er en kontrolleret proces, det er også muligt at syntetisere mere komplicerede molekylære arkitekturer, såsom kamformede eller stjerneformede polymerer. Rossner og Vana valgte at bruge stjernepolymerer, der består af et center med fire sidekæder, der kommer ud som stråler. Sidekæderne har trithiocarbonatgrupper i deres ender. Disse grupper binder sig meget godt til guldoverflader.

Forskerne behandlede guldnanopartikler med disse stjernepolymerer. To til tre af "strålerne" binder til overfladen, mens de resterende en eller to stråler forbliver frie og tilgængelige til at binde de mindre satellit-guldnanopartikler senere. Stjernepolymerernes molekylvægt – og dermed længden af ​​strålerne – kan bruges til præcist at kontrollere afstandene mellem planeterne og satellitterne. Satellitterne kan også udstyres med polymerkæder, der har bestemte kemiske grupper på deres ender. Det er således muligt at lave guld nanopartikelstilladser med en række forskellige reaktive grupper i en defineret afstand fra den centrale kerne.