Forskere finder indfald på nanoskalaen

I ekstremt små skalaer kan udseendet bedrage. Mens du ved første øjekast kan se liljepuder flyde på en rolig dam, er dette billede faktisk en smart tilpasning af et øjebliksbillede taget på et scanningselektronmikroskop.

I virkeligheden er de grønne pletter kun et par mikrometer på tværs - mindre end bredden af ​​et menneskehår. De udgør en overfladebelægning, der blev udviklet for at begrænse overførslen af ​​SARS-CoV-2, den virus, der forårsager COVID-19. Belægningen er sammensat af et sølvbaseret materiale påført en glasoverflade. Lotusblomsten var dog noget ekstra kunstnerisk flair takket være billedredigeringssoftware.

Mohsen Hosseini, ph.d. kandidat i kemiteknik, og William Ducker, professor i kemiteknik, vandt for nylig en pris i National Nanotechnology Coordinated Infrastructure (NNCI) billedkonkurrence med dette billede. Både Hosseini og Ducker er tilknyttet Macromolecules Innovation Institute (MII).

Deres sejr var i kategorien "mest pudsig."

"Som en del af den stringens, der er involveret i videnskabelig forskning, er jeg altid omhyggelig med at bevare nøjagtigheden af ​​mine originale resultater," sagde Hosseini. "Denne konkurrence var imidlertid meget frigørende. Den gav mig en chance for at tage mine scanningselektronmikroskopiresultater og lovligt ændre dem på enhver måde, som jeg valgte. Det var befriende og sjovt at udtrykke min kunstneriske stil. Resultatet er ikke en Monet , men jeg er glad for, at folk kunne lide det."

Billedkonkurrencen med titlen "Plenty of Beauty at the Bottom" afholdes årligt af NNCI for at fejre National Nano Day, som fandt sted den 9. oktober 2021. NNCI er finansieret af National Science Foundation og er et netværk af 16 steder rundt om i landet, der er dedikeret til at støtte nanovidenskab og nanoteknologisk forskning og udvikling. Virginia Techs NanoEarth-center er en del af dette netværk, der arbejder på at fremme jord- og miljømæssig nanoteknologisk infrastruktur. Dette billede blev taget ved hjælp af et scanningselektronmikroskop (SEM), der er en del af Nanoscale Characterization and Fabrication Laboratory (NCFL) i Virginia Tech Corporate Research Center. Denne SEM er den seneste tilføjelse til instrumentpakken på NCFL, som er et initiativ fra Institute for Critical Technology and Applied Science. NCFL giver forskere på tværs af universitetet adgang til avanceret instrumentering, herunder state-of-the-art elektronmikroskoper, optiske mikroskoper og adskillige spektroskopiske teknikker.

Udviklingen af ​​den beskyttende overfladebelægning begyndte for mere end et år siden, da coronavirus-pandemien var i sine tidlige stadier. I arbejdet på et hold, der omfattede en anden doktorand, Saeed Behzadinasab, var forskernes mål at finde en måde at forhindre spredning af COVID-19 via forurenede overflader. Belægningen, de producerede, kan med held inaktivere virussen (SARS-CoV-2), når den lander på en fast overflade, så når en person senere rører ved overfladen, er virussen ikke i stand til at inficere dem.

Ved at studere, hvordan deres overfladebelægning opfører sig og yder, fangede forskerne billeder af den i mikroskala. Hosseini forklarede:"NNCI-konkurrenceinvitationen motiverede mig til at vælge et af scanningselektronmikroskopbillederne af mine belægninger og redigere det i henhold til konkurrencens kriterier. Min hjerne var fyldt med ideer, da jeg for nylig havde designet en forside, der blev tildelt til vores artikel udgivet i ACS Biomaterials Science &Engineering . Jeg fik en lotus-idé på få minutter, og det fungerede meget godt."

Interessant nok havde forskerne oprindeligt udviklet en brun belægning, der viste meget lovende. Men efter at have udført tests med forbrugerne, blev det klart, at offentligheden ville være mere tilbøjelige til at bruge en belægning, der var klar, i stedet for brun. Duckers forskergruppe blev inspireret til at producere endnu en belægning, som denne gang ville være gennemsigtig. Som Hosseini udtrykte det:"Det er ironisk, at den usynlige belægning endte med at blive genstand for billedkunst og endda fik en pris for det."

Ducker og Hosseini gik sammen med Joseph Falkinham og Myra Williams fra Institut for Biologiske Videnskaber for at teste belægningen på en række andre sygdomsfremkaldende mikroorganismer. Det viste sig særligt effektivt mod adskillige bakterier, herunder MRSA, en besværlig antibiotika-resistent bakterie, der plager hospitaler.

Med sit gennemsigtige udseende og sin brede antimikrobielle effektivitet er belægningen nu en stærk kandidat til kommercialisering. Faktisk har Ducker grundlagt et firma, der er dedikeret til at forfølge produktionen af ​​denne overfladebelægning i større skala.

Hosseini og Ducker er stolte af at få deres image delt med det nationale nanovidenskabssamfund. Anerkendelsen viser en påskønnelse for deres hårde arbejde, foruden deres finurlige perspektiv. Ifølge NanoEarth assisterende direktør Tonya Pruitt, "Virginia Tech har haft nogle fremragende bidrag til NNCI-billedkonkurrencen gennem årene, men det er det første år, vi har fået en vinder." + Udforsk yderligere

På en time inaktiverer professorens overfladebelægning virus, der forårsager COVID-19