Een grote samenwerking onder leiding van wetenschappers van de École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) in Zwitserland heeft een krachtige nieuwe benadering gebruikt om de uitdagende taak te overwinnen om de structuur van zelfassemblerende organische moleculen op het oppervlak van nanodeeltjes te karakteriseren.

Zelf-geassembleerde monolaag-beschermde nanodeeltjes worden steeds vaker gebruikt in elektronica, medicijnafgifte, katalyse- en meetapparatuur.

De samenstelling en structuur van de liganden waaruit de schillaag bestaat, is belangrijk omdat men denkt dat ze de eigenschappen van de nanodeeltjes bepalen, zoals de chemische, biologisch en grensvlakgedrag.

Door ligandmoleculen af ​​te stemmen, kunnen de nanodeeltjes op maat worden gemaakt voor specifieke toepassingen.

Het onderzoek dat is uitgevoerd in samenwerking met de Universiteit van Triëst, École Polytechnique Fédérale de Lausanne, , Paul Scherer Instituut, Jülich Centrum voor Neutronenwetenschap, Adolphe Merkle Instituut, en European Molecular Biology Laboratory is vandaag gepubliceerd in Nature Communications.

Hoofdauteur Zhi Luo is een PhD-student in het Supramoleculaire Nanomaterialen en Interfaces Laboratory bij EPFL onder hoofd Prof Francesco Stellaci.

Chemische deuteratie bij ANSTO's National Deuteration Facility (NDF) werd voor het eerst gecombineerd met kleine hoek neutronenverstrooiing (SANS) en moleculaire simulaties om driedimensionale modellen van de nanodeeltjes te creëren, waaronder goud, zilver en koper.

De studie toont aan dat een kwantitatieve beschrijving van de morfologie van de zelfassemblage op nanodeeltjes kan worden verkregen door gebruik te maken van kleine hoek neutronenverstrooiing (SANS) en gedeutereerde organische moleculen.

Deze benadering is in staat om zeer vergelijkbare structuren te onderscheiden en de gebruikte methodologie is veelzijdig voor nanodeeltjes met verschillende soorten kernelementen en ligandchemie.

Drs Tamim Darwish en Anwen Krause-Heuer (foto rechtsonder), die een aantal liganden heeft gedeutereerd voor deze studie, behoorden tot de auteurs van het artikel.

Hoewel SANS was gebruikt als een techniek om de dichtheid en dikte van de ligandschil te bestuderen, het wordt verondersteld de eerste keer te zijn dat deuteratie, een zeer bruikbare karakteriseringstechniek, werd gecombineerd met SANS om de complexe morfologie en lengteschalen van liganden op de nanodeeltjes te ontcijferen.

De auteurs melden dat de precisie en kwalitatieve aard van de aanpak andere methoden overtreft.

een techniek, bekend als contrastaanpassing, maakt het mogelijk om specifieke delen van een systeem te onderzoeken met behulp van verstrooide neutronen.

"Je kunt verschillende delen van het molecuul zichtbaar of onzichtbaar maken, afhankelijk van de aanwezigheid van waterstof of deuterium, ' zei Darwish.

Voorlopige onderzoeken met behulp van SANS werden uitgevoerd op het Quokka-instrument door hoofdauteur, Zhi Luo bij het Australische Centrum voor Neutronenverstrooiing.

belangrijk, deuteratie bleek een minimaal effect te hebben op de grootte en samenstelling van de nanodeeltjes.

Terwijl het onderzoek op goud werd uitgevoerd, zilveren en koperen nanodeeltjes, de auteurs suggereren dat het meer in het algemeen kan worden gebruikt om nanodeeltjes met verschillende morfologieën te karakteriseren, kernelementen en ligandchemie.

De auteurs melden dat kenmerken van fragmentarische, Janus tot gecompliceerde fragmentarische streepachtige structuren kunnen kwantitatief worden onderscheiden met een hoge gevoeligheid, en men gelooft dat deze techniek een algemeen hulpmiddel zou kunnen worden in nanodeeltjesonderzoek.