Onderzoekers van de North Carolina State University en MIT hebben een eenvoudigere manier gevonden om magnetische ijzeroxide (magnetiet) nanodeeltjes af te zetten op met silica gecoate gouden nanostaafjes, het creëren van multifunctionele nanodeeltjes met nuttige magnetische en optische eigenschappen.

Gouden nanostaafjes hebben wijdverbreide potentiële toepassingen omdat ze een oppervlakteplasmonresonantie hebben - wat betekent dat ze licht kunnen absorberen en verstrooien. En door de afmetingen van de nanostaafjes te regelen, specifiek hun aspectverhouding (of lengte gedeeld door diameter), de golflengte van het geabsorbeerde licht kan worden geregeld. Deze eigenschap maakt gouden nanostaafjes aantrekkelijk voor gebruik in katalyse, veiligheidsmaterialen en tal van biomedische toepassingen, zoals diagnostiek, in beeld brengen, en kankertherapie. Het feit dat de magnetiet-gouden nanodeeltjes ook kunnen worden gemanipuleerd met behulp van een magnetisch veld, vergroot hun potentiële bruikbaarheid voor biomedische toepassingen, zoals diagnostische hulpmiddelen of fotothermische therapieën.

"De aanpak die we in ons nieuwe artikel schetsen is eenvoudig, waardoor het waarschijnlijk sneller en goedkoper is dan de huidige technieken voor het maken van deze nanodeeltjes - op kleine of grote schaal, " zegt Joe Tracy, een universitair hoofddocent materiaalkunde en engineering bij NC State en corresponderende auteur van een paper over het werk.

De nieuwe techniek maakt gebruik van een benadering die heteroaggregatie wordt genoemd. Met silica gecoate gouden nanostaafjes zijn gedispergeerd in ethanol, een polair oplosmiddel. In ethanol, de waterstofatomen zijn gedeeltelijk positief geladen, en de zuurstofatomen zijn gedeeltelijk negatief geladen. De magnetiet nanodeeltjes zijn gedispergeerd in hexanen, een niet-polair oplosmiddel, waar de kosten niet gescheiden zijn. Wanneer de twee oplossingen worden gemengd, de magnetiet-nanodeeltjes binden zich aan de gouden nanostaafjes - en de resulterende magnetiet-gouden nanodeeltjes worden met een eenvoudig centrifugatieproces uit het oplosmiddel verwijderd.

"We zijn in staat om voorgesynthetiseerde, silica-gecoate gouden nanostaafjes en ijzeroxide nanodeeltjes en combineer ze, " zegt Brian Chapman, een doctoraat student bij NC State en hoofdauteur van het papier. "Dit is eenvoudiger dan andere technieken, die afhankelijk zijn van ofwel groeiende ijzeroxide-nanodeeltjes op gouden nanostaafjes of het gebruik van moleculaire crosslinkers om het ijzer te binden aan de silica-coating van de nanostaafjes."

"Onze aanpak resulteert ook in zeer uniforme nanodeeltjes, "zegt Tracy. "En door liganden op te nemen die PEG-catecholen worden genoemd, de resulterende nanodeeltjes kunnen worden gedispergeerd in water. Dit maakt ze nuttiger voor biomedische toepassingen.

"Deze zijn interessant, en mogelijk zeer nuttig, multifunctionele nanodeeltjes, " Tracy voegt toe. "En hopelijk zal dit werk de ontwikkeling van applicaties vergemakkelijken die hierop inspelen."

De krant, "Heteroaggregatiebenadering voor het afzetten van magnetiet-nanodeeltjes op met siliciumdioxide bedekte gouden nanostaafjes, " is gepubliceerd in het tijdschrift Chemie van materialen .