Kunststoffmäntel für Nanoteilchen

Wissenschaftler der Purdue University haben eine Möglichkeit gefunden, instabilen und fragilen Nanopartikeln mehr Stabilität zu verleihen.

Sie packen die winzigen Teilchen in einen molekularen Mantel aus Kunststoff, der die Fusion der Nanoteilchen über den direkten Kontakt verhindert.

Das neue Design erlaubt laut den Purdue-Forschern die Entwicklung neuer Nanoteilchen mit Anwendungsmöglichkeiten von der Mikroelekronik bis zur Raumfahrt.

Das Design von Nanoteilchen
Nanopartikel werden im Labor mittels metallischen oder anorganischen Teilchen in einem Größenbereich von einem bis 100 Nanometern [1 nm = 1 milliardstel Meter]entwickelt. Höchstes Interesse besteht vor allem für die Entwicklung von Nanoteilchen, die aus Metallen, Halbleitern oder magnetischen Materialien bestehen. Diese Materialien besitzen spezifische Eigenschaften, die sich für spezifische Anwendungsbereiche eignen. Diese speziellen Eigenschaften, wie etwa die Elektronen-Funktion, werden durch ein Feintuning der Nanopartikel-Größe gesteuert.

Forschungsschwerpunkte der Chemiker aus Perdue

Möglichkeiten zur Stabilisierung

"Es gibt mehrere Wege, Nanopartikeln Stabilität zu verleihen", so Alexander Wei, Assistenz-Professor für Chemie an der Perdue-Universität.

"Die eine Möglichkeit liegt in der Trennung der Teilchen voneinander, solange man mit ihnen arbeitet. Der andere Weg liegt in der Stabilisierung der Nanopartikel, um eine Größenveränderung oder chemische Zerstörung zu verhindern."

Selektive Interaktion
Als Ausgangspunkt verwendeten die Perdue-Forscher zehn bis 20 nm große Nanocluster aus Gold. Sie verpackten die winzigen Strukturen in einen Behälter aus spezifischen Molekülen [Resorcinarene], die einen "Kopf" und mehrere "Schwanzenden" besitzen. Im nächsten Schritt schufen sie einen Kunstoffkäfig um die Partikeln, indem sie die "Schwanzenden" verknüpften. Der poröse Mantel um die Nanopartikeln erlaubt ihre Interaktion mit verschiedenen Substanzen außerhalb des Mantels, nicht aber mit den anderen Nanopartikeln.

Nanopartikel-News-Release der Universität Perdue

Prozess adaptierbar

Der Prozess der Ummantelung jener Nanopartikeln kann durch Zugabe verschiedener Chemikalien an unterschiedliche Funktionsbereiche angepasst werden.

Interessant ist für die Perdue-Forscher aber auch die Möglichkeit der Stabilisierung von größeren Nanopartikeln, wie zum Beispiel aus Kobalt, einem magnetischen Material, bis zu einer Größe von 40 Nanometern.

Unklar ist noch, ob sich die Methode zur Stabilisierung von Nanoteilchen auf die angesprochenen Anwendungsmöglichkeiten übertragen lässt.

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