Onderzoekers van de Hebreeuwse Universiteit van Jeruzalem hebben een nieuw type nanodeeltje ontdekt dat lijkt op de zespuntige Davidster (Magen David), het symbool op de vlag van Israël. De vondst, zeggen de onderzoekers, kan leiden tot nieuwe manieren om glucose te detecteren bij het diagnosticeren van diabetes of een katalysator zijn om de energie van de zon op te vangen en om te zetten in schone brandstof.

Hun werk, zij geloven verder, draagt ​​in grote mate bij aan het begrip van hoe hybride nanodeeltjes ontstaan. Hybride nanodeeltjes zijn systemen die twee of meer verschillende materialen op hetzelfde deeltje combineren, waarbij de combinatie het deeltje multifunctioneel maakt. De ontdekking van de wetenschappers van de Hebreeuwse Universiteit wordt beschreven in een artikel dat nu online is gepubliceerd en in het oktobernummer van het tijdschrift Natuurmaterialen .

De nieuwe Davidster-vormige deeltjes, met maten 10, 000 keer kleiner dan de breedte van een mensenhaar, werden ontdekt door de onderzoeksgroep van Uri Banin, de Alfred en Erica Larisch Memorial Professor en de directeur van het Harvey M. Kruger Family Center for Nanoscience and Nanotechnology aan de Hebreeuwse Universiteit.

De onderzoekers hebben geprobeerd nieuwe nanodeeltjes te ontwikkelen die zijn gemaakt van twee soorten materialen die met elkaar zijn verbonden. Tot dusver, wetenschappers kennen alleen nanodeeltjes waarin het ene materiaal het andere inkapselt (lijkt op een ei en een dooier), of waar zich een eiland van het ene materiaal vormt op het andere (net als de kop van de lucifer op een lucifer). Dit was niet het geval bij de vormen van de Davidster.

Dr. Janet Macdonald, een postdoctoraal onderzoeker in de groep van Banin, werkte aan het synthetiseren van nanodeeltjes door kopersulfide te combineren, een veel voorkomend mineraal met halfgeleidende eigenschappen, en ruthenium, een metaal met uitzonderlijke chemisch-katalytische eigenschappen. In plaats van de verwachte rutheniumeilanden op de zaaddeeltjes, wat ze op de foto's van de elektronenmicroscoop zag, waren deeltjes met verrassende gestreepte patronen en Jodenster-vormen.

Wat volgde was de moeilijke taak om de driedimensionale vorm van de deeltjes te achterhalen die zulke beelden konden geven. Het kostte maanden om het mysterie op te lossen en te bevestigen door zorgvuldige analyse en met de hulp van Dr. Maya Bar Sadan en Dr. Lothar Houben van het Ernst Ruska-centrum voor microscopie en spectroscopie met elektronen in Juelich, Duitsland.

De onderzoekers genereerden een driedimensionaal beeld van de kleine nanodeeltjes met behulp van een krachtige elektronenmicroscoop en ontdekten dat de Davidsterren zijn, opmerkelijk, "nano-kooien." De deeltjes zijn nano-formaat, zeshoekige kristallen, elk met een klein metalen frame dat zich eromheen wikkelt en omhult, net als een vogelkooi, maar 100 miljoen keer kleiner. Omdat de nano-kooi zeshoekig is, bij het bekijken van foto's van hen van bovenaf, ze verschijnen als Davidssterren. Niemand had ooit eerder hybride nanodeeltjes met zo'n kooistructuur gezien.

Onderzoek naar de mogelijke toepassingen voor de nano Stars of David is net begonnen, en ze hebben al laten zien dat ze niet alleen mooi zijn; de samenstelling en de unieke kooivorm maken ze bruikbaar. De eerste toepassing die werd gedemonstreerd was het gebruik van de nano-kooien als sensoren. De onderzoekers bekleedden een elektrode met de Davidster-nanokooien en bewezen dat het mogelijk is om met het nieuwe apparaat kleine hoeveelheden waterstofperoxide te detecteren. Uncaged kopersulfidedeeltjes alleen waren niet gevoelig, en opmerkelijk, de toevoeging van het metalen frame versterkte het elektrische signaal van detectie 200 keer. Sensing peroxide is een eerste stap naar nieuwe en betere sensoren voor glucose, die belangrijke medische implicaties heeft, ook voor diabetesdiagnostiek.

Maar Banin en zijn onderzoekers hebben bredere ambities voor de nano-sterren van David:het testen van deze materialen als sensoren voor andere medische en milieutoepassingen, en onderzoeken of ze kunnen worden gebruikt als fotokatalysatoren om zonlicht te gebruiken om 'groene brandstof' te maken.