Nieuwe onderzoeksresultaten van Linnaeus University openen een toekomst met duurzamer geproduceerde nanotechnologie, waarbij beperkte natuurlijke hulpbronnen vervangen kunnen worden door onder meer maïs en melkeiwitten.

Nanotechnologie is bijna overal in ons dagelijks leven te vinden, hoewel het bijna onmogelijk te zien is. Nanostructuren zijn materialen die op atomair niveau zijn bewerkt om de gewenste materiaaleigenschappen te verkrijgen. Ze worden onder meer gebruikt in de elektronica, diagnostiek en als oppervlaktebehandeling van textiel. Nanotechnologie is een onmisbaar onderdeel van het moderne leven geworden.

Gezien het brede scala aan toepassingsgebieden wordt het belangrijk om ecologisch duurzame productiemethoden en materialen in nanotechnologie te ontwikkelen. De productiemethoden die tegenwoordig worden gebruikt, vereisen vaak beperkte natuurlijke hulpbronnen.

"Tegenwoordig worden nanostructuren gemaakt van veel verschillende soorten metalen en materialen die zijn afgeleid van fossiele brandstoffen", legt Ian Nicholls, hoogleraar scheikunde aan de Linnaeus University, uit.

Nicholls en zijn onderzoekscollega Subramanian Suriyanarayanan hebben nanogestructureerde oppervlakken ontwikkeld die zijn gemaakt van natuurlijke grondstoffen die worden aangetroffen in maïs-, melk- en rivierkreeftschelpen. De studie, die werd gepubliceerd in het tijdschrift Scientific Reports , laat zien dat het mogelijk is om duurzame oplossingen te creëren uit biomaterialen.

Direct beschikbare materialen

De onderzoekers bestudeerden de bruikbaarheid van drie hernieuwbare en gemakkelijk verkrijgbare grondstoffen:zeïne (een van nature voorkomend eiwit in maïs), caseïne (een soort melkeiwit) en chitosan (een stof die onder meer voorkomt in rivierkreeftschelpen). De resultaten toonden aan dat gemakkelijk beschikbare biomaterialen zoals deze kunnen worden gebruikt als grondstof voor nanostructuren.

Een uitdaging bij het gebruik van nieuwe biomaterialen is hoe de eigenschappen van de materialen in de loop van de tijd kunnen worden behouden. Om daar een antwoord op te vinden, kozen de onderzoekers ervoor om de nanostructuren van zeïne, caseïne en chitosan zes maanden te bewaren en vervolgens te bestuderen hoe hun materiaaleigenschappen veranderden.

Bovenal liet het maïseiwit zeïne stabiele resultaten zien:na zes maanden waren er geen significante verschillen te zien in de kwaliteit van de nanostructuren, wat wijst op veelbelovende eigenschappen. De resultaten waren echter niet zo goed voor de nanostructuren die waren geproduceerd uit caseïne en chitosan, deze vertoonden niet dezelfde goede stabiliteit.

Meer onderzoeksprojecten aan de gang

Desalniettemin wijst het onderzoek op de mogelijkheid om in de toekomst fossiele brandstoffen en metalen in nanotechnologie te vervangen. Er lopen meer onderzoeksprojecten om de mogelijkheid om hernieuwbare en gemakkelijk beschikbare grondstoffen te gebruiken verder te bestuderen.

"Nanotechnologieproducten zijn van groot belang voor de samenleving en het is zeer waarschijnlijk dat de vraag in de toekomst zal toenemen. Daarom is het erg belangrijk dat deze op een hulpbronnenefficiënte en fossielvrije manier kunnen worden geproduceerd - wat we, via onze onderzoek hebben aangetoond dat het mogelijk is", besluit Nicholls.

Leer meer over het onderzoek naar biosensoren en nanostructuur uit het onderzoeksproject Mindgap + Verder verkennen

Meerstapsmechanisme van nanostructuurvorming in vloeibaar kristal