(Phys.org) —De kosmos in het klein:Duitse onderzoekers hebben nanodeeltjes geproduceerd die zijn omgeven door een groep kleinere nanodeeltjes, zoals een planeet die in een baan om de aarde draait. Ze rustten grotere gouden nanodeeltjes uit met speciale stervormige polymeren, die op hun beurt binden aan kleinere gouden nanodeeltjes. Zoals de onderzoekers rapporteren in het tijdschrift Angewandte Chemie , het is mogelijk om de afstand tussen de kleine "satellieten" en hun centrale "planeet" nauwkeurig te regelen door middel van het molecuulgewicht - en dus de ketenlengte - van de polymeren.

Zoals alle mensen, onderzoekers houden van goede esthetiek. Ze genieten van ongebruikelijke nanoscopische architecturen met geordende structuren en zijn nieuwsgierig naar welke interessante fysische eigenschappen inherent zijn aan dergelijke structuren. Deze eigenschappen kunnen vaak zeer nuttig zijn. Bijvoorbeeld, nanoarchitecturen bestaande uit een centraal nanodeeltje omgeven door kleinere nanodeeltjes op een nauwkeurig gedefinieerde afstand kunnen als sensoren worden gebruikt, als "linialen" voor het meten van biologische nano-objecten, en als transportsystemen om medicijnen specifiek aan tumorcellen te leveren. Echter, onderzoekers hadden niet eerder een methode gevonden om gemakkelijk en efficiënt een verscheidenheid aan planeet-satelliet-nanosystemen te produceren - een kritische vereiste voor het onderzoek en het praktische gebruik van dergelijke nano-architecturen.

Christin Rossner en Philipp Vana van de Universiteit van Göttingen hebben nu zo'n techniek ontwikkeld. Centraal staan ​​polymeren geproduceerd door een RAFT-polymerisatie (omkeerbare additie-fragmentatieketenoverdracht). RAFT is een techniek voor de gerichte synthese van polymeren met een nauwkeurig gedefinieerde polymerisatiegraad; het resulteert in zeer uniforme polymeren met nauwkeurig regelbare ketenlengtes. Omdat dit een gecontroleerd proces is, het is ook mogelijk om meer gecompliceerde moleculaire architecturen te synthetiseren, zoals kamvormige of stervormige polymeren. Rossner en Vana kozen ervoor om sterpolymeren te gebruiken die bestaan ​​uit een centrum met vier zijketens die eruit komen als stralen. De zijketens hebben aan hun uiteinden trithiocarbonaatgroepen. Deze groepen binden zeer goed aan gouden oppervlakken.

De onderzoekers behandelden gouden nanodeeltjes met deze sterpolymeren. Twee tot drie van de "stralen" binden zich aan het oppervlak, terwijl de resterende een of twee stralen vrij blijven en beschikbaar blijven om later de kleinere gouden nanodeeltjes van de satelliet te binden. Het molecuulgewicht van de sterpolymeren - en dus de lengte van de stralen - kan worden gebruikt om de afstanden tussen de planeten en satellieten nauwkeurig te regelen. De satellieten kunnen ook worden uitgerust met polymeerketens die aan hun uiteinden bepaalde chemische groepen hebben. Het is dus mogelijk om gouden nanodeeltjessteigers te maken met een verscheidenheid aan reactieve groepen op een gedefinieerde afstand van de centrale kern.