Die Studie verbessert das Verständnis von Oberflächenmolekülen bei der Kontrolle der Größe von Goldnanopartikeln

Die Studie verbessert das Verständnis von Oberflächenmolekülen bei der Kontrolle der Größe von Goldnanopartikeln

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Anonim

von der North Carolina State University

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Forscher der North Carolina State University haben gezeigt, dass die "Sperrigkeit" von Molekülen, die üblicherweise bei der Herstellung von Goldnanopartikeln verwendet werden, tatsächlich die Größe der Nanopartikel bestimmt - wobei größere sogenannte Liganden zu kleineren Nanopartikeln führen. Das Forscherteam fand auch heraus, dass jeder Ligandentyp Nanopartikel in einer bestimmten Reihe von diskreten Größen produziert.

"Diese Arbeit erweitert unser Verständnis der Bildung von Nanopartikeln und gibt uns ein neues Instrument zur Kontrolle der Größe und Eigenschaften von Goldnanopartikeln", sagt Dr. Papier, das die Forschung beschreibt. Goldnanopartikel werden in industriellen chemischen Prozessen sowie in medizinischen und elektronischen Anwendungen eingesetzt.

Bei der Herstellung von Goldnanopartikeln verwenden Wissenschaftler häufig organische Moleküle, sogenannte Liganden, um den Prozess zu erleichtern. Die Liganden bringen effektiv Goldatome in einer Lösung zusammen, um die Nanopartikel zu erzeugen. Dabei reihen sich die Liganden im Wesentlichen nebeneinander aneinander und umgeben die Nanopartikel in allen drei Dimensionen.

Die Forscher wollten herausfinden, ob sich das Volumen der Liganden auf die Größe der Nanopartikel auswirkt, und entschieden sich für die Beurteilung von drei Arten von Thiol-Liganden - einer Ligandenfamilie, die üblicherweise zur Synthese von Gold-Nanopartikeln verwendet wird. Insbesondere sind die an die Goldnanopartikel gebundenen Moleküle lineares Hexanthiolat (-SC6), Cyclohexanthiolat (-SCy) und 1-Adamantanthiolat (-SAd). Jeder dieser Liganden ist voluminöser als der letzte.

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Stellen Sie sich beispielsweise jeden Liganden als ein Stück Kuchen vor, an dessen spitzem Ende ein Goldatom angebracht ist. -SC6 sieht aus wie ein sehr schmales Stück Kuchen. -SCy ist etwas größer und -SAd ist das größte der drei - wobei das "Krusten" -Ende des Tortenkeils weit breiter als das spitze Ende ist.

Die Forscher fanden heraus, dass das Volumen der Liganden die Größe der Nanopartikel bestimmt. Da weniger -SAd- und -SCy-Liganden in drei Dimensionen nebeneinander angeordnet werden können, werden im Kern weniger Goldatome zusammengebracht. Daher sind die Nanopartikel kleiner. -SC6, das am wenigsten sperrige der Thiolate, kann die größten Nanopartikel erzeugen.

"Obwohl wir gezeigt haben, dass dies ein wirksames Mittel ist, um die Größe von Goldnanopartikeln zu kontrollieren, glauben wir, dass dies auch Auswirkungen auf andere Materialien haben kann", sagt Dr. Peter Krommenhoek. Student am NC State und Hauptautor des Papers. "Das ist etwas, was wir erforschen."

Die Forscher machten aber auch einen anderen interessanten Befund.

Wenn sich besonders kleine Nanopartikel bilden, tendieren sie dazu, sich in sehr spezifischen Größen zu bilden, die als diskrete Größen bezeichnet werden. Beispielsweise können einige Arten von Nanopartikeln aus 25 oder 28 Atomen bestehen - jedoch niemals aus 26 oder 27 Atomen.

In dieser Studie stellten die Forscher fest, dass das Volumen der Liganden auch die diskreten Größen der Nanopartikel veränderte. "Dies ist zum Teil deshalb interessant, weil jede diskrete Größe eine unterschiedliche Anzahl von Goldatomen und Liganden darstellt", sagt Tracy, "die das chemische Verhalten der Nanopartikel beeinflussen könnten. Diese Frage muss noch beantwortet werden."