Onderzoekers van de North Carolina State University hebben aangetoond dat de "omvang" van moleculen die gewoonlijk worden gebruikt bij het maken van gouden nanodeeltjes, feitelijk de grootte van de nanodeeltjes dicteert - met grotere zogenaamde liganden die resulteren in kleinere nanodeeltjes. Het onderzoeksteam ontdekte ook dat elk type ligand nanodeeltjes produceert in een bepaalde reeks discrete afmetingen.

"Dit werk bevordert ons begrip van de vorming van nanodeeltjes, en geeft ons een nieuw hulpmiddel voor het controleren van de grootte en kenmerken van gouden nanodeeltjes, " zegt dr. Joseph Tracy, een assistent-professor materiaalkunde en engineering bij NC State en co-auteur van een paper waarin het onderzoek wordt beschreven. Gouden nanodeeltjes worden gebruikt in industriële chemische processen, evenals medische en elektronische toepassingen.

Bij het maken van gouden nanodeeltjes, wetenschappers gebruiken vaak organische moleculen, liganden genaamd, om het proces te vergemakkelijken. De liganden brengen goudatomen effectief samen in een oplossing om de nanodeeltjes te creëren. In het proces, liganden liggen in wezen naast elkaar en omringen de nanodeeltjes in alle drie de dimensies.

De onderzoekers wilden zien of de omvang van de liganden de nanodeeltjesgrootte beïnvloedde, en koos ervoor om drie soorten thiol-liganden te beoordelen - een familie van liganden die vaak worden gebruikt om gouden nanodeeltjes te synthetiseren. specifiek, de moleculen die aan de gouden nanodeeltjes zijn gebonden, zijn lineair hexaanthiolaat (-SC6), cyclohexaanthiolaat (-SCy) en 1-adamantaanthiolaat (-SAd). Elk van deze liganden heeft een grotere configuratie dan de vorige.

Bijvoorbeeld, stel je elke ligand voor als een stuk taart, met een gouden atoom bevestigd aan het puntige uiteinde. -SC6 ziet eruit als een heel smal stuk taart. -SCy is iets groter, en -SAd is de grootste van de drie - met het "korst"-uiteinde van de taartwig veel breder dan het puntige uiteinde.

De onderzoekers ontdekten dat de omvang van de liganden bepalend was voor de grootte van de nanodeeltjes. Omdat minder -SAd- en -SCy-liganden in drie dimensies naast elkaar kunnen liggen, in de kern worden minder goudatomen samengebracht. Daarom, de nanodeeltjes zijn kleiner. -SC6, de minst omvangrijke van de thiolaten, kan de grootste nanodeeltjes creëren.

"Hoewel we hebben aangetoond dat dit een effectief middel is om de grootte van gouden nanodeeltjes te controleren, we denken dat het ook gevolgen kan hebben voor andere materialen, " zegt Peter Krommenhoek, een doctoraat student bij NC State en hoofdauteur van het papier. "Dat zijn we aan het onderzoeken."

Maar de onderzoekers deden ook nog een andere interessante bevinding.

Wanneer zich bijzonder kleine nanodeeltjes vormen, ze hebben de neiging zich in zeer specifieke maten te vormen, discrete maten genoemd. Bijvoorbeeld, sommige soorten nanodeeltjes kunnen uit 25 of 28 atomen bestaan, maar nooit uit 26 of 27 atomen.

In dit onderzoek, de onderzoekers ontdekten dat de omvang van de liganden ook de discrete afmetingen van de nanodeeltjes veranderde. "Dit is interessant, gedeeltelijk, omdat elke discrete grootte een ander aantal goudatomen en liganden vertegenwoordigt, "Tracy zegt, "wat het chemische gedrag van het nanodeeltje zou kunnen beïnvloeden. Die vraag moet nog worden beantwoord."