Wanneer nanocellulose wordt gecombineerd met verschillende soorten metalen nanodeeltjes, materialen worden gevormd met veel nieuwe en opwindende eigenschappen. Ze kunnen antibacterieel zijn, onder druk van kleur veranderen, of licht omzetten in warmte.

"Simpel gezegd, we maken goud van nanocellulose, " zegt Daniël Aili, universitair hoofddocent bij de afdeling Biofysica en Bio-engineering van de afdeling Natuurkunde, Scheikunde en biologie aan de Universiteit van Linköping.

De onderzoeksgroep, onder leiding van Daniel Aili, heeft een biosynthetische nanocellulose gebruikt die door bacteriën wordt geproduceerd en oorspronkelijk is ontwikkeld voor wondverzorging. De wetenschappers hebben de cellulose vervolgens versierd met metalen nanodeeltjes, voornamelijk zilver en goud. de deeltjes, niet groter dan een paar miljardsten van een meter, worden eerst op maat gemaakt om ze de gewenste eigenschappen te geven, en vervolgens gecombineerd met de nanocellulose.

"Nanocellulose bestaat uit dunne draadjes cellulose, met een diameter van ongeveer een duizendste van de diameter van een mensenhaar. De draden fungeren als een driedimensionale steiger voor de metaaldeeltjes. Wanneer de deeltjes zich hechten aan de cellulose, een materiaal dat bestaat uit een netwerk van deeltjes en cellulosevormen, " legt Daniël Aili uit.

De onderzoekers kunnen met hoge precisie bepalen hoeveel deeltjes zich zullen hechten, en hun identiteiten. Ze kunnen ook deeltjes van verschillende metalen en met verschillende vormen mengen - bolvormig, elliptisch en driehoekig.

In het eerste deel van een wetenschappelijk artikel gepubliceerd in Geavanceerde functionele materialen , de groep beschrijft het proces en legt uit waarom het werkt zoals het werkt. Het tweede deel richt zich op verschillende toepassingsgebieden.

Een spannend fenomeen is de manier waarop de eigenschappen van het materiaal veranderen als er druk op wordt uitgeoefend. Optische verschijnselen ontstaan ​​wanneer de deeltjes elkaar naderen en interageren, en het materiaal verandert van kleur. Naarmate de druk toeneemt, het materiaal blijkt uiteindelijk goud te zijn.

"We zagen dat het materiaal van kleur veranderde toen we het met een pincet oppakten, en eerst konden we niet begrijpen waarom, ' zegt Daniël Aili.

De wetenschappers hebben het fenomeen "het mechanoplasmonische effect, " en het is erg handig gebleken. Een nauw verwante toepassing is in sensoren, omdat het mogelijk is om de sensor met het blote oog te lezen. Een voorbeeld:Als een eiwit aan het materiaal blijft kleven, het verandert niet langer van kleur wanneer het onder druk wordt gezet. Als het eiwit een marker is voor een bepaalde ziekte, het niet van kleur veranderen kan worden gebruikt bij de diagnose. Als het materiaal van kleur verandert, het markereiwit is niet aanwezig.

Een ander interessant fenomeen wordt weergegeven door een variant van het materiaal dat licht absorbeert van een veel breder spectrum zichtbaar licht en warmte genereert. Deze eigenschap kan zowel voor op energie gebaseerde toepassingen als in de geneeskunde worden gebruikt.

"Onze methode maakt het mogelijk om composieten van nanocellulose en metalen nanodeeltjes te vervaardigen die zachte en biocompatibele materialen zijn voor optische, katalytisch, elektrische en biomedische toepassingen. Omdat het materiaal zelfassemblerend is, we kunnen complexe materialen produceren met volledig nieuwe goed gedefinieerde eigenschappen, "Daniël Aili besluit.