Forskare i Australien och Kina har föreslagit en innovativ och kostnadseffektiv ny metod för att skapa kiselpärlor, som har ett antal viktiga användningsområden, allt från nanomedicin och bioimaging till tillverkning av papper och polerad betong.

Syntesen av kiseldioxidpartiklar för experimentell och industriell användning började på 1960-talet, och sker vanligtvis i stora partier, där kontrollerad dopning för att inducera funktionalitet är svårt.

Kontroll av syntesparametrarna kan uppnås genom dyra och tidskrävande småskaliga mikrofluidreaktorer som kräver fotolitografi, etsning, bindning, och formsprutning, som är benägna att täppa igen.

Nu, ett förvånansvärt enkelt nytt tillvägagångssätt har visats, och kan användas för olika applikationer till en låg kostnad och med en hög grad av tillförlitlighet.

Forskare vid ARC Center of Excellence in Exciton Science, baserad på University of Melbourne, och arbeta med kollegor vid South China Normal University, konstruerade en flödessyntesanordning med användning av en polytetrafluoreten (PTFE), eller "Teflon, " rör lindat runt en stav och kopplat till två sprutor. Deras resultat har publicerats i Chemical Engineering Journal .

Nyckeln till framgången för detta tillvägagångssätt är en spiralkanal som främjar virvelflödesegenskaper, och denna typ av vätskeflöde uppmuntrar extremt effektiv blandning av prekursorvätskorna.

"När detta händer har du nu denna mycket billiga och ganska effektiva kemiska reaktor, ", sa motsvarande författare Dr. Eser Akinoglu.

"När du har vätskorna i ett rör som är spiralformade, sedan på grund av dessa virvlar, de blandas mycket snabbt och … den övergripande reaktionen är mer homogen, produkten är homogen, och kiseldioxidpartiklarna har en enhetlig storlek och form."

Även om denna nya mekanism sannolikt inte kommer att ersätta partitillverkning i industriell skala för att skapa rena kiseldioxidpartiklar, det skulle mycket väl kunna konkurrera med det mikrofluidiska tillvägagångssättet som används för att syntetisera kiseldioxidnanopartiklar för specialiserade, nischapplikationer, såsom kiseldioxidpartiklar "dopade" med färgglada färgämnen eller inkapslande kvantprickar för fluorescens.

"Ur ett materialkostnadsperspektiv, det är mycket rimligt, " sa Dr. Akinoglu.

"För framtiden, denna flödessyntesmetod är idealisk för att introducera nya komponenter i reaktionen ... du kan lägga något annat i detta flöde för att blandas med hela processen och det kommer sedan att kapslas in i dessa kiseldioxidpartiklar."