Slimme nanomaterialen die reageren op een externe stimulus zijn een nieuw soort materiaal dat bijna elk wetenschapsgebied van de gezondheidszorg tot de zware industrie kan opschudden. Een onderzoeksteam onder leiding van King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Saoedi-Arabië, heeft een nieuwe manier bedacht om op magnetische velden reagerende nanodraden te maken waarvan de eigenschappen kunnen worden aangepast aan een specifieke taak door simpelweg de tijdsduur aan te passen dat ze in een oven worden gebakken.

De slimme nanodraden zijn eenvoudig en goedkoop te maken, zei Jürgen Kosel van de Sensing Magnetism and Microsystems Group van de universiteit en die ook het onderzoek leidde. Het team creëerde een poreus aluminiumoxidesjabloon en gebruikte een elektrische stroom om ijzer in de poriën te trekken, nanodraden vormen. Door de voorwaarden aan te passen, het team zou monokristallijne ijzeren nanodraden van één micrometer lang kunnen vormen of polykristallijne ijzeren nanodraden van 15 micrometer lang.

Deze polykristallijne nanodraden hebben een groot potentieel als biomedisch onderzoeksinstrument, merkte Kosel op. Nadat u de draden van de sjabloon hebt losgemaakt, de onderzoekers bakten de nanodraden op 150 °C, een temperatuur die de buitenkant van de nanodraad oxideert om een ​​biocompatibele ijzeroxideschil te vormen. Hoe langer de nanodraden worden gebakken, hoe dikker de schaal en hoe lager hun remanentie, het resterende magnetisme dat de nanodraden behouden nadat een extern magnetisch veld is aangelegd en vervolgens wordt verwijderd.

Lage remanentie maakt ze perfect voor celscheiding, waarin magnetische deeltjes worden gebruikt om bepaalde cellen uit een mengsel te trekken, zei Kosel. Als de deeltjes een hoog restmagnetisme behouden, ze zouden samenklonteren in plaats van zich te verspreiden tussen de doelcellen.

"Nog, ze moeten een hoge magnetisatie hebben wanneer een magneetveld wordt aangelegd, " merkte hij op. "Dit is precies wat die nanodraden bieden."

De monokristallijne ijzernanodraden gedragen zich anders. Hoe lang ze ook in de oven worden gebakken, ze vormen slechts een dunne ijzeroxide schil en behouden een sterk restmagnetisme. Dit robuuste magnetische gedrag maakt ze geschikt voor industriële toepassingen bij hoge temperaturen, zei Kosel. "In boorgaten, magnetische kralen worden gebruikt voor het detecteren van de efficiëntie van putten. Onze nanodraden kunnen hogere temperaturen overleven en zorgen voor een sterkere magnetische handtekening, " hij voegde toe.

De volgende stap van het team zal zijn om de nanodraden op maat te maken voor de behandeling van kanker, afstemmen om tumorcellen op te warmen en selectief te doden wanneer een magnetisch veld wordt aangelegd. Op nanodraad gebaseerde sensoren zijn een andere onderzoekspiste. "Het vermogen om de eigenschappen van de nanodraden af ​​te stemmen is de belangrijkste bevinding van ons werk, "Zei Kosel. "Het zorgt voor een kostenefficiënte fabricage van één type nanodraad en het op maat maken voor veel toepassingen door het simpelweg in een oven te plaatsen."