Selvsamlende nanopartikler tager deres spor fra deres omgivelser

Mediet er budskabet. Dr. Rafal Klajn fra Weizmann Instituttets afdeling for organisk kemi og hans gruppe har givet denne maksime ny betydning:En innovativ metode, de nu har demonstreret til at få nanopartikler til at samle sig selv, fokuserer på mediet, hvori partiklerne er suspenderet; disse samlinger kan bruges, blandt andet, til reversibel skrivning af information.

Denne tilgang er et elegant alternativ til nuværende metoder, der kræver, at nanopartikler belægges med lysfølsomme molekyler; disse skifter så partiklernes tilstand, når der skinner lys på dem. Ifølge gruppens forskning, som for nylig dukkede op i Naturkemi , sætte regelmæssige, ubelagte nanopartikler til et lysfølsomt medium ville være enklere, og det resulterende system er mere effektivt og holdbart end eksisterende. De mulige anvendelser spænder fra genskrivbart papir, til vandrensning, til kontrolleret levering af lægemidler eller andre stoffer.

Mediet, I dette tilfælde, består af små "foto-switchable" (eller "fotoresponsive") molekyler kaldet spiropyraner. I versionen af ​​det fotoresponsive molekyle anvendt af Klajn og hans gruppe, absorberende lys skifter molekylet til en form, der er mere sur. Nanopartiklerne reagerer derefter på ændringen i surhedsgraden i deres miljø:Det er denne reaktion, der får partiklerne til at samle sig i mørket og spredes i lyset. Det betyder, at alle nanopartikler, der reagerer på syre - en meget større gruppe end dem, der reagerer på lys - nu potentielt kan manipuleres til selvsamling.

Ved at bruge lys - et yndet middel til at generere selvsamling af nanopartikler - til at kontrollere reaktionen, man kan præcist styre, hvornår og hvor nanopartiklerne vil aggregere. Og da nanopartikler har en tendens til at have forskellige egenskaber, hvis de flyder frit eller klynger sammen, mulighederne for at skabe nye applikationer er næsten ubegrænsede.

Klajn påpeger, at disse molekyler har en lang historie på Weizmann Instituttet:"To institutforskere, Ernst Fischer og Yehuda Hirshberg, var de første til at demonstrere spiropyraners lysfølsomme adfærd i 1952. Senere, i 1980'erne, Prof. Valeri Krongauz brugte disse molekyler til at udvikle en række materialer, herunder lysfølsomme belægninger til linser. Nu, 63 år efter den første demonstration af dets lysfølsomme egenskaber, vi bruger det samme simple molekyle til en anden brug, helt, " han siger.

Fordelene ved den medium-baserede tilgang er klare. For en, partiklerne ser ikke ud til at nedbrydes over tid - et problem, der plager de coatede nanopartikler. "Vi kørte hundrede cyklusser med skrivning og omskrivning med nanopartiklerne i et gel-lignende medium - det vi kalder reversibel informationslagring - og der var ingen forringelse af systemet. Så du kunne bruge det samme system igen og igen, " siger Klajn. "Og, selvom vi brugte guld nanopartikler til vores eksperimenter, teoretisk kunne man endda bruge sand, så længe det var følsomt over for ændringer i surhedsgraden."

Ud over holdbart "genskrivbart papir, "Klajn foreslår, at fremtidige anvendelser af denne metode kan omfatte fjernelse af forurenende stoffer fra vand - visse nanopartikler kan samle sig omkring forurenende stoffer og frigive dem senere efter behov - såvel som kontrolleret levering af små mængder stoffer, for eksempel, stoffer, der kunne frigives med lys.