Ny metode til at studere nanopartikelstrukturer

Nanovidenskab er studiet af materialer, der måler i størrelsesordenen en milliardtedel af en meter i længden. Mens "lille" er selve naturen af ​​dette videnskabelige område, nanovidenskab er en stor kraft bag moderne teknologi og kommunikation, med løfte på mange flere områder. Enhver, der bruger en mobiltelefon eller bærbar computer, har set resultatet af materialeforskere, der studerer den mystiske kemiske adfærd på nanoskala.

Peng Zhang, en professor ved Dalhousies Institut for Kemi, leder et nanovidenskabsforskerhold af bachelor- og kandidatstuderende. Udgivet i denne uge i det prestigefyldte videnskabelige tidsskrift Naturkommunikation , Zhangs teams opdagelse af ny metodologi til at studere nanopartikelstrukturer vil få materialevidenskaben og biomedicinske samfund til at summe af spænding.

Dr. Zhang og hans ph.d. -studerende Daniel Padmos undersøgte nanopartikler af guld og sølv - to meget vigtige materialer, især i fremtidens biomedicin. I denne størrelse, guld og sølv ser ud og opfører sig meget anderledes, end de gør, når de er vant til at lave ringe og halskæder.

"Først når de er meget små, begynder de at vise nye egenskaber, og disse egenskaber kan bruges i mange forskellige biomedicinske applikationer, " forklarer Dr. Zhang, hovedforfatter af undersøgelsen.

Nanogold, for eksempel, har utrolige optiske egenskaber, der gør det muligt at absorbere lysenergi meget godt. I øjeblikket kun testet i mus, biomedicinske forskere har udviklet lægemidler med nanogold til at målrette mod ondartede tumorer. Nanogolden tiltrækker lys udsendt fra laserterapier og opvarmer kræftmassen, hjælper med at ødelægge tumoren. På den anden side, nanosilver kan have potentielle anvendelser til bekæmpelse af bakterielle sygdomme.

Afdækning af form

Formen på overfladen af ​​nanopartikler er nøglen, fordi forskellige former fører til forskellige egenskaber og forskellige egenskaber fører til forskellig adfærd. For bedre at forstå de potentielle anvendelser af nanogold og nanosølv i det lange løb, videnskabsmænd skal først vide meget mere om deres overfladestruktur. Men, stof på nano-skalaen er udfordrende at observere.

"Disse nanopartikler er meget svære at studere, " forklarer Dr. Zhang, påpeger, at almindelige teknikker som elektronmikroskoper ikke giver den mængde detaljer, der er nødvendige for at forstå, hvad der sker på overfladen af ​​nanomaterialer.

"Vi brugte nogle ret kraftfulde teknikker til at afdække denne overfladestruktur for første gang, " sagde Dr. Zhang.

Dr. Zhang, Padmos og deres samarbejdspartnere fra Northwestern University og University of California, Riverside kombinerede en kraftfuld røntgenstråle fra en mile-størrelse synkrotron-facilitet med computermodellering baseret på tæthedsfunktionsteori. Ved at gøre dette, holdet var i stand til at studere overfladen af ​​en nanopartikel omfattende. I deres nanomaterialesystem hovedsageligt sammensat af guld, sølv og klorid, de opdagede endda mere om, hvordan klorid interagerer med nanoguld og nanosølv, holde dem stabile.

"Det er lidt ligesom at lave mad, "forklarer Dr. Zhang." Du smider en flok ingredienser i, men du skal vide, hvordan de hænger sammen. [Materialforskere] ved, at chlorid er vigtigt, men vi vidste ikke, hvordan det forbliver på overfladen af ​​nanoguld og nanosølv. Vores team fandt ud af, hvordan på atomniveau. "

Et skridt nærmere

Dal-forskerholdets metodik kan nu bruges til at studere andre nanomaterialer, yderligere at udvide viden inden for nanovidenskabelig forskning og designe byggestenene til banebrydende opdagelser inden for biomedicinske applikationer.

"Denne oplevelse styrker min interesse for denne type forskning, "sagde Padmos. I fremtiden vil han planlægger at bygge videre på denne forskning for at udvikle nye funktionelle nanomaterialesystemer og teste deres biomedicinske potentiale.