Tilslutning af (nano) prikker:Stor-tænkning kan fremme fremstilling af nanopartikler

Nanopartikelfremstilling, produktion af materialeenheder mindre end 100 nanometer i størrelse (100, 000 gange mindre end en marmor), beviser ordtaket om, at "gode ting kommer i små pakker." Dagens konstruerede nanopartikler er integrerede komponenter i alt fra nanokrystaller med quantum dot til at farve de strålende displays af topmoderne fjernsyn til de minimale stykker sølv, der hjælper bandager med at beskytte mod infektion. Imidlertid, kommercielle virksomheder, der søger at tjene på disse små byggesten, står over for kvalitetskontrolproblemer, der, hvis den ikke er adresseret, kan reducere effektiviteten, øge produktionsomkostninger og begrænse kommerciel indvirkning af de produkter, der inkorporerer dem.

For at hjælpe med at overvinde disse forhindringer, National Institute of Standards and Technology (NIST) og nonprofit World Technology Evaluation Center (WTEC) går ind for, at nanopartikelforskere, producenter og administratorer "forbinder prikkerne" ved at overveje deres fælles udfordringer bredt og tackle dem kollektivt snarere end individuelt. Dette omfatter overførsel af viden på tværs af discipliner, koordinering af handlinger mellem organisationer og deling af ressourcer for at lette løsninger.

Anbefalingerne præsenteres i et nyt papir i tidsskriftet ACS -anvendte nanomaterialer .

"Vi kiggede på det store billede af nanopartikelfremstilling for at identificere problemer, der er almindelige for forskellige materialer, processer og applikationer, "sagde NIST -fysikeren Samuel Stavis, hovedforfatter til papiret. "At løse disse problemer kan fremme hele virksomheden."

Det nye papir giver en ramme for bedre at forstå disse spørgsmål. Det er kulminationen på en undersøgelse indledt af en workshop arrangeret af NIST, der fokuserede på den grundlæggende udfordring med at reducere eller afbøde heterogenitet, de utilsigtede variationer i nanopartikelstørrelse, form og andre egenskaber, der opstår under deres fremstilling.

"Heterogenitet kan have betydelige konsekvenser i nanopartikelfremstilling, "sagde NIST kemiingeniør og medforfatter Jeffrey Fagan.

I deres papir, forfatterne bemærkede, at de mest rentable innovationer inden for nanopartikelfremstilling minimerer heterogenitet i de tidlige stadier af operationen, reducere behovet for efterfølgende behandling. Dette reducerer spild, forenkler karakterisering og forbedrer integrationen af ​​nanopartikler i produkter, som alle sparer penge.

Forfatterne illustrerede pointen ved at sammenligne produktionen af ​​guldnanopartikler og kulnanorør. For guld, sagde de, de indledende synteseomkostninger kan være høje, men ligheden mellem de producerede nanopartikler kræver mindre oprensning og karakterisering. Derfor, de kan laves til en række forskellige produkter, såsom sensorer, til relativt lave omkostninger.

I modsætning, de mere heterogene carbon nanorør er billigere at syntetisere, men kræver mere behandling for at give dem med ønskede egenskaber. De ekstra omkostninger under fremstilling gør i øjeblikket kun nanorør praktisk til applikationer af høj værdi, såsom digitale logiske enheder.

"Selvom disse nanopartikler og deres slutprodukter er meget forskellige, interessenterne i deres fremstilling kan lære meget af hinandens bedste praksis, "sagde NIST-materialeforsker og medforfatter J. Alexander Liddle." Ved at dele viden, de kan muligvis forbedre begge tilsyneladende forskellige operationer. "

Find måder som denne til at forbinde prikkerne, forfatterne sagde, er kritisk vigtig for nye virksomheder, der søger at overføre nanopartikelteknologier fra laboratorium til marked.

"Nanopartikelfremstilling kan blive så dyr, at finansiering udløber, før slutproduktet kan kommercialiseres, "sagde WTEC nanoteknologikonsulent og medforfatter Michael Stopa." I vores papir, vi skitserede flere muligheder for at forbedre oddsene for, at nye ventures vil overleve deres rejser gennem denne teknologioverførsel 'dødens dal'. "

Endelig, forfatterne overvejede, hvordan fremstillingsudfordringer og innovationer påvirker det stadigt voksende antal applikationer til nanopartikler, herunder dem inden for elektronik, energi, sundhedspleje og materialer.