Soms zijn het de kleine dingen in de wereld die een ongelooflijk verschil kunnen maken. Een van deze dingen is het nanodeeltje. Nanodeeltjes kunnen klein zijn, maar ze hebben een verscheidenheid aan belangrijke toepassingen op gebieden zoals, medicijn, productie, en energie. Een team van onderzoekers van het Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) ontdekte onlangs een unieke koper-zilver nanodeeltjesstructuur met een kern van het ene element omringd door een "kooi" van het andere element. Echter, de kooi bedekt bepaalde delen van de kern niet, die erg lijkt op de Japanse glazen vissersdobbers die traditioneel bedekt zijn met touw, ukidama genaamd.

Deze voorheen onontdekte ukidama-structuur kan eigenschappen hebben die het team kunnen helpen bij hun missie naar optimale nanotechnologie. De resultaten zijn gepubliceerd in nanoschaal .

"De ukidama is een unieke structuur, wat betekent dat het ons waarschijnlijk unieke eigenschappen kan geven, " zei Panagiotis Grammatikopoulos, eerste auteur en groepsleider van de OIST Nanoparticles by Design Unit. "Het idee is dat we, nu we deze structuur kennen, deze misschien kunnen afstemmen op onze toepassingen."

De OIST-onderzoekers werken continu aan het creëren en ontwerpen van nanodeeltjes die kunnen worden gebruikt in de biomedische technologie. specifiek, het team werkt aan het ontwerpen van de optimale nanodeeltjes voor technologieën zoals slimme gassensoren die informatie over wat er in je lichaam gebeurt naar je smartphone kunnen sturen voor betere diagnoses. Een andere toepassing is de labelvrije biosensor, een apparaat dat chemische stoffen kan detecteren zonder hinder van fluorescerende of radioactieve labels. De identificatie van de ukidama-structuur is belangrijk in dit streven, omdat het hebben van een nieuwe structuur de mogelijkheden voor technologische vooruitgang vergroot.

"Hoe meer parameters we kunnen controleren, hoe meer flexibiliteit we hebben in onze applicaties en apparaten, " Prof. Mukhles Sowwan, auteur en hoofd van OIST's Nanoparticles by Design Unit zei. "Daarom, we moeten veel eigenschappen van deze nanodeeltjes optimaliseren:de grootte, chemische samenstelling, kristalliniteit, vorm, en structuur."

De ontdekking van de ukidama-structuur werd gevonden door gelijktijdig koper- en zilveratomen te sputteren, maar zelfstandig, door een magnetron-sputtersysteem bij hoge temperaturen. Toen de atomen begonnen af ​​te koelen, combineerden ze zich tot bimetalen nanodeeltjes. Tijdens het sputterproces onderzoekers konden de verhouding van zilver tot koper controleren, met de snelheid waarmee de atomen werden gesputterd. Ze ontdekten dat de ukidama-structuur mogelijk was, vooral toen het koper het dominante element was, omdat zilveratomen een grotere neiging hebben om te diffunderen op het oppervlak van nanodeeltjes. Uit hun experimentele bevindingen, het team was in staat om simulaties te maken die duidelijk kunnen laten zien hoe de ukidama-nanodeeltjes zich vormen.

Het team kijkt nu of deze structuur kan worden nagemaakt in andere soorten nanodeeltjes, wat een nog grotere stap zou kunnen zijn in de optimalisatie van nanodeeltjes voor biomedische toepassing en nanotechnologie.

"We ontwerpen en optimaliseren nanodeeltjes voor biomedische apparaten en nanotechnologie, "Zei Sowwan. "Omdat de ukidama een nieuwe structuur is, het kan eigenschappen hebben die in onze toepassingen kunnen worden gebruikt."

co-auteur, Antony Galea, voorheen van de Nanoparticles by Design Unit, was verantwoordelijk voor het experimentele gedeelte van deze studie en is sindsdien overgestapt naar de afdeling Technologie en Licenties van OIST om onderzoek - zoals dit werk wordt gedaan met nanodeeltjes die in toepassingen kunnen worden gebruikt - op de markt te brengen.

"Ons doel is om onderzoek gemaakt door OIST van het laboratorium naar de echte wereld te brengen, " zei Galea. "Dit is een manier waarop het werk bij OIST wordt gedaan, zoals door de Nanoparticles by Design Unit, kan de samenleving ten goede komen."