Nanodeeltjes hebben unieke eigenschappen waardoor ze uitzonderlijke hulpmiddelen zijn met een verscheidenheid aan toepassingen, van medicijnen tot elektronica. Een van de minder bekende feiten over hen is dat hun oppervlak een cruciale rol speelt in hun gedrag en functionaliteit.

Onderzoek onder leiding van Vladimir Baulin, vooraanstaand onderzoeker bij de afdeling Fysische en Anorganische Chemie van de Universitat Rovira i Virgili en Wolfgang Parak, docent aan de Universität Hamburg, heeft onthuld dat moleculen die liganden worden genoemd, unieke lokale omgevingen kunnen creëren binnen het oppervlak van nanodeeltjes. De resultaten van dit onderzoek zijn gepubliceerd in Accounts of Chemical Research .

Uit het onderzoek is gebleken dat liganden fungeren als een beschermende laag die de nanodeeltjes stabiliteit geeft en voorkomt dat ze zich ophopen. Maar hun invloed gaat verder dan alleen stabiliteit.

Volgens dit onderzoek kunnen liganden ook hun oppervlaktelading veranderen door ionen aan te trekken of af te stoten. Dit wijzigt de effectieve lading van het nanodeeltje en dus de eigenschappen ervan. Dit fenomeen staat bekend als "Debye-screening."

"Deze verandering in de lading kan een domino-effect hebben en andere eigenschappen beïnvloeden die aanvankelijk over het hoofd zijn gezien. Deze lokale omgeving kan een aanzienlijke impact hebben op het gedrag van het nanodeeltje, waardoor de interacties met andere moleculen veranderen en de functionaliteit ervan wordt beïnvloed." voegt Baulin toe.

Het begrijpen van de rol van liganden en hun vermogen om verschillende lokale omgevingen te creëren is van cruciaal belang als het onderzoeksveld wil bepalen hoe ze het gedrag van nanodeeltjes kunnen beïnvloeden in toepassingen zoals detectie, medicijnafgifte of katalyse.

In het bijzonder heeft dit fenomeen van veranderende oppervlakte-eigenschappen aanzienlijke implicaties voor sensortoepassingen. De concentratie van de gemeten stoffen kan aanzienlijk variëren als ze zich dichtbij het oppervlak van het nanodeeltje bevinden, vergeleken met de oplossing in het algemeen. Het begrijpen en benutten van deze variatie kan leiden tot de ontwikkeling van nauwkeurigere en gevoeligere detectietechnologieën.

Bovendien kan de rol van liganden ook worden benut om chemische reacties te moduleren die plaatsvinden nabij het oppervlak van het nanodeeltje. Door liganden zorgvuldig te manipuleren, kunnen omgevingen worden gecreëerd die selectief moleculen uitfilteren, reacties versnellen of specifieke eiwitten aantrekken, zelfs bij lage concentraties.

Deze bevindingen kunnen een aanzienlijke impact hebben op verschillende terreinen, van de gezondheidszorg tot de chemische productie en nanotechnologie.

Meer informatie: Florian Schulz et al, Lokale omgevingen gecreëerd door de ligandcoating van nanodeeltjes en hun implicaties voor detectie en oppervlaktereacties, Accounts of Chemical Research (2023). DOI:10.1021/acs.accounts.3c00139

Journaalinformatie: Verslagen van chemisch onderzoek

Aangeboden door Universiteit van Rovira i Virgili