Skru op for varmen på nanopartikler

Hurtige fremskridt inden for metallisk nanoteknologi udløser en videnskabelig revolution, der sandsynligvis vil påvirke alle samfundsområder, ifølge professor i fysik Ventsislav Valev og hans team ved University of Bath i Storbritannien.

Metallisk nanoteknologi er et område, der tillader mikroskopiske partikler af metaller, såsom guld og sølv, skal manipuleres med varme og lys. De potentielle applikationer er enorme, lige fra at optimere den måde, vi høster vedvarende energi på, til at revidere vores behandling af kræftsvulster.

Skriver ind Avancerede optiske materialer , Prof Valevs team gennemgår den nuværende tilstand inden for nanoteknologisk forskning og diskuterer dens sandsynlige anvendelser i den nærmeste og mellemstore fremtid.

Ph.D. studerende Lukas Ohnoutek ser nanomedicin - en gren af ​​medicin, der bruger nanoteknologi til at forbedre diagnosticering og behandling af sygdom - som et særligt livligt forskningsområde. On-command levering af lægemidler har allerede vist sig vellykket i adskillige dyreforsøg, han siger. Ved at bruge denne teknologi, medicin indkapslet i nanomaterialer ledes til et bestemt sted i kroppen, før de frigiver deres aktive ingredienser på en meget kontrolleret måde.

"Det er afgørende at øge lægemidlets effektivitet og reducere bivirkninger, og dette er noget, der kan opnås med on-command drug delivery, " sagde hr. Ohnoutek. "Ved at belyse metal nanopartikler, det er muligt at kontrollere placeringen, tid, og mængden af ​​lægemiddel frigivet i en patient."

Forskningsstipendiat Dr. Kristina Rusimova siger, at der forventes dramatiske forbedringer i behandlingen af ​​kræft, takket være både on-command drug delivery og fototermisk cancerterapi (PTT). PTT involverer injektion af nanopartikler i en patients krop, hvor de akkumuleres i tumoren. Når partiklerne så udsættes for stråling, de opvarmer og ødelægger tumoren med meget lidt skade på omgivende væv. I dyreforsøg, fremskredne tumorer er fuldstændigt forsvundet efter fototermisk behandling.

"Vi har set på dyreforsøg udført på mus, katte og hunde, " sagde Dr. Rusimova. "I hvert tilfælde, behandlingen virkede vellykket, hvilket er meget opmuntrende for behandling hos mennesker. Vi ved, at menneskelige forsøg er blevet godkendt og er i gang i øjeblikket, så vi er forsigtigt optimistiske. "

Anden forskning er fokuseret på at finde nanoteknologiske løsninger på klimakriserne. Der er håb om, at ikke-strålende plasmonisk henfald vil give en ny metode til at forbedre solceller og til at producere brintbrændstof direkte fra vand. Denne proces er kendt som 'vandspaltning'. Resultatet bliver et effektivt og økonomisk lavt kulstof-brændstof, særligt velegnet til opvarmning af boliger og andre rum.

Andre fristende applikationer til metallisk nanopartikelteknologi omfatter avanceret biomedicinsk billeddannelse, forbedret magnetisk lagring og nanorobotik, hvor robotter fremstilles med komponenter på nanoskala.

Prof Valev sagde:"De mindste metalstykker kan nu dannes, skåret og sammenføjet med lys. Dette giver os mulighed for at integrere menneskehedens viden om metalbearbejdning med vores forståelse af molekylær selvsamling og bioteknologi i nanoskala. Dette forskningsfelt tilbyder nogle virkelig fantastiske perspektiver for fremtiden."

Disse udsigter er alle bygget op omkring metalliske nanopartiklers evne til at høste og kontrollere lys på subbølgelængdeskalaen.