Onderzoekers in Australië en China hebben een innovatieve en kosteneffectieve nieuwe methode voorgesteld voor het maken van silicaparels, die een aantal belangrijke toepassingen hebben, variërend van nanomedicine en bio-imaging tot de productie van papier en gepolijst beton.

De synthese van silicadeeltjes voor experimenteel en industrieel gebruik begon in de jaren zestig, en vindt meestal plaats in grote batches, waar gecontroleerde doping om functionaliteit te induceren moeilijk is.

Controle van de syntheseparameters kan worden bereikt door kostbare en tijdrovende kleinschalige microfluïdische reactoren die fotolithografie vereisen, etsen, binding, en spuitgieten, die gevoelig zijn voor verstopping.

Nutsvoorzieningen, een verrassend eenvoudige nieuwe aanpak is aangetoond, en kan worden gebruikt voor verschillende toepassingen tegen lage kosten en met een hoge mate van betrouwbaarheid.

Onderzoekers van het ARC Centre of Excellence in Exciton Science, gevestigd aan de Universiteit van Melbourne, en werken met collega's van de South China Normal University, een stroomsyntheseapparaat geconstrueerd met behulp van een polytetrafluorethyleen (PTFE), of "Teflon, " pijp gewikkeld rond een staaf en verbonden met twee spuiten. Hun resultaten zijn gepubliceerd in de Tijdschrift voor chemische technologie .

De sleutel tot het succes van deze aanpak is een spiraalvormig kanaal dat de kenmerken van de wervelstroom bevordert, en dit type vloeistofstroom bevordert een uiterst efficiënte menging van de voorlopervloeistoffen.

"Als dit gebeurt, heb je nu deze zeer goedkope en behoorlijk efficiënte chemische reactor, " zei de corresponderende auteur Dr. Eser Akinoglu.

"Als je eenmaal de vloeistoffen in een buis hebt die spiraalvormig is, dan als gevolg van deze vortexen, ze mengen zeer snel en … de algehele reactie is homogener, het product is homogeen, en de silicadeeltjes hebben een uniforme grootte en vorm."

Hoewel het onwaarschijnlijk is dat dit nieuwe mechanisme de batchproductie op industriële schaal zal vervangen voor het maken van zuivere silicadeeltjes, het zou goed kunnen wedijveren met de microfluïdische benadering die wordt gebruikt bij het synthetiseren van silica-nanodeeltjes voor gespecialiseerde, niche-toepassingen, zoals silicadeeltjes die 'gedoteerd' zijn met kleurrijke kleurstoffen of kwantumstippen inkapselen voor fluorescentie.

"Vanuit het oogpunt van materiële kosten, het is heel redelijk, " zei Dr. Akinoglu.

"Voor de toekomst, deze stroomsynthesemethode is ideaal voor de introductie van nieuwe componenten in de reactie … je zou iets anders in deze stroom kunnen doen om te mengen met het hele proces en het wordt dan ingekapseld in deze silicadeeltjes."