Snelle vooruitgang op het gebied van metallische nanotechnologie leidt tot een wetenschappelijke revolutie die waarschijnlijk gevolgen zal hebben voor alle gebieden van de samenleving, volgens hoogleraar natuurkunde Ventsislav Valev en zijn team aan de Universiteit van Bath in het VK.

Metallische nanotechnologie is een gebied dat microscopisch kleine deeltjes van metalen, zoals goud en zilver, te manipuleren met warmte en licht. De potentiële toepassingen zijn enorm, variërend van het optimaliseren van de manier waarop we hernieuwbare energie oogsten tot het herzien van onze behandeling van kankertumoren.

Inschrijven Geavanceerde optische materialen , Het team van prof. Valev beoordeelt de huidige stand van het onderzoek naar nanotechnologie en bespreekt de mogelijke toepassingen ervan in de nabije en middellange toekomst.

doctoraat student Lukas Ohnoutek ziet nanogeneeskunde - een tak van geneeskunde die nanotechnologie gebruikt om de diagnose en behandeling van ziekten te verbeteren - als een bijzonder levendig onderzoeksgebied. On-command levering van medicijnen is al succesvol gebleken in verschillende dierproeven, hij zegt. Met behulp van deze technologie, geneesmiddelen ingekapseld in nanomaterialen worden naar een specifieke plaats in het lichaam geleid voordat hun actieve ingrediënten op een zeer gecontroleerde manier vrijkomen.

"Het is cruciaal om de efficiëntie van medicijnen te verhogen en bijwerkingen te verminderen, en dit is iets dat kan worden bereikt met medicijnafgifte op commando, " zei de heer Ohnoutek. "Door metalen nanodeeltjes te verlichten, het is mogelijk om de locatie te controleren, tijd, en de hoeveelheid geneesmiddel die bij een patiënt vrijkomt."

Onderzoekscollega Dr. Kristina Rusimova zegt dat er dramatische verbeteringen worden verwacht bij de behandeling van kanker, dankzij zowel medicijntoediening op commando als fotothermische kankertherapie (PTT). PTT omvat het injecteren van nanodeeltjes in het lichaam van een patiënt, waar ze zich ophopen in de tumor. Wanneer de deeltjes vervolgens worden blootgesteld aan straling, ze warmen op en vernietigen de tumor met zeer weinig schade aan het omliggende weefsel. Bij dierproeven, gevorderde tumoren zijn volledig verdwenen na fotothermische therapie.

"We hebben gekeken naar dierproeven bij muizen, katten en honden, " zei Dr. Rusimova. "In elk geval, de behandeling leek succesvol, wat zeer bemoedigend is voor behandeling bij mensen. We weten dat proeven bij mensen zijn goedgekeurd en momenteel aan de gang zijn, dus we zijn voorzichtig optimistisch."

Ander onderzoek is gericht op het vinden van nanotechnologische oplossingen voor de klimaatcrises. Er is hoop dat niet-stralend plasmonisch verval een nieuwe methode zal bieden voor het verbeteren van zonnecellen en voor het rechtstreeks produceren van waterstofbrandstof uit water. Dit proces staat bekend als 'watersplitsing'. Het resultaat is een efficiënte en zuinige koolstofarme brandstof, bijzonder geschikt voor het verwarmen van woningen en andere ruimtes.

Andere prikkelende toepassingen voor de technologie van metalen nanodeeltjes zijn onder meer geavanceerde biomedische beeldvorming, verbeterde magnetische opslag en nanorobotica, waar robots worden vervaardigd met componenten op nanoschaal.

Prof Valev zei:"De kleinste metalen stukjes kunnen nu worden gevormd, gesneden en verbonden met licht. Dit stelt ons in staat om de kennis van de mensheid over metaalbewerking te integreren met ons begrip van moleculaire zelfassemblage en biotechnologie op nanoschaal. Dit onderzoeksveld biedt werkelijk verbazingwekkende perspectieven voor de toekomst."

Deze vooruitzichten zijn allemaal gebaseerd op het vermogen van metalen nanodeeltjes om licht op subgolflengteschaal te oogsten en te beheersen.