(PhysOrg.com) -- Met een groeiende interesse in het gebruik van nanodeeltjes voor alles, van antibacteriële sokken tot medische beeldvorming tot elektronische apparaten, de noodzaak om de omgeving te begrijpen, gezondheids- en veiligheidsrisico's van deze deeltjes nemen ook toe. Onderzoekers van het National Institute of Standards and Technology hebben een eenvoudig proces ontwikkeld voor het produceren van nanokristallen waarmee onderzoek kan worden gedaan naar bepaalde fysische en chemische eigenschappen die van invloed zijn op de interactie van nanodeeltjes met de wereld om hen heen.

Omdat nanodeeltjes zich anders gedragen dan bulkmonsters van hetzelfde materiaal, er moeten nieuwe tests worden ontwikkeld om te begrijpen hoe ze biologische systemen beïnvloeden. Toxicologen bepalen de gevaren van nanodeeltjes door ze in een biologisch systeem te introduceren en de effecten te monitoren, maar ze missen momenteel een set controledeeltjes waarvan de grootte, vorm en compositie zijn zorgvuldig geproduceerd en gekarakteriseerd.

In een recent artikel gepubliceerd in Angewandte Chemie , * NIST-wetenschappers beschrijven een proces in één stap waarmee ze de grootte, vorm en samenstelling van nanokristallen van goud-koperlegeringen om nanokubussen met perfecte randen zo klein als 3,4 nanometer te creëren - slechts de helft van de dikte van een celwand en op hetzelfde groottebereik als DNA.

De onderzoekers combineerden en verhitten goud- en koperprecursoren met andere chemicaliën om zeer kristallijne, homogeen, perfecte nanokubussen met overvloedige opbrengst. Om het vormingsproces te bestuderen, ze verwijderden monsters na 1 uur, 1,5 uur, 5 uren, en 24 uur en ontdekte dat er slechts vijf uur nodig waren om perfect kubieke nanodeeltjes van uniforme grootte te produceren. Door de verhoudingen van de chemicaliën in de oorspronkelijke oplossing en de reactietijd aan te passen, ze waren in staat om de grootte nauwkeurig te regelen, vorm en samenstelling van de nanokubussen. Dit proces is uniek omdat het de verhouding tussen koper en goudatomen in de nanokubus tot 3:1 of 1:3 kan regelen.

"Het is een eenvoudig proces, en naar ons beste weten de eerste is die synthetische chemie gebruikt, of 'bottom-up'-technologie, om goudhoudende nanokubussen van minder dan 5 nanometer te produceren. Alles kleiner dan 10 nanometer was een enorme uitdaging vanwege het mobiele gedrag van de goudatomen, " zegt NIST-natuurkundige Angela R. Hight Walker, die de krant schreef met Yonglin Liu, een gastonderzoeker bij NIST.

Het door NIST ontwikkelde proces voor het maken van dergelijke nanokubussen stelt toxicologen in staat om systematisch een van de kenmerken van de nanokubussen te veranderen en te observeren hoe de verandering de biologische respons beïnvloedt, als al.

Deze synthese en de resulterende hoogwaardige nanokubussen kunnen andere toepassingen hebben op gebieden zoals zonne-energie, zegt Liu. "Typisch, we kunnen geen grote batches hoogwaardige monsters maken om te testen; nu kunnen we."

De perfect-edged nanocubes zijn uniek van andere nanocubes in de literatuur, zegt Hight Walker. De scherpe randen, in tegenstelling tot afgeknotte of afgeronde randen, zal verschillende, meer reactieve chemie die nuttig zou kunnen zijn in toepassingen zoals katalyse, waarbij de nanokubussen zouden worden gebruikt om een ​​chemische reactie te initiëren of te verbeteren.