En ny typ av nanopartikel som liknar den sexkantiga Davidstjärna (Magen David) som är symbolen på Israels flagga har upptäckts av forskare vid hebreiska universitetet i Jerusalem. Upptäckten, säger forskarna, kan leda till nya sätt för avkänning av glukos vid diagnos av diabetes eller tillhandahålla en katalysator för att fånga solens energi och förvandla den till rent bränsle.
Deras arbete, de tror vidare, bidrar starkt till att förstå hur hybridnanopartiklar bildas. Hybridnanopartiklar är system som kombinerar två eller flera olika material på samma partikel där kombinationen ger partikeln multifunktionalitet. Upptäckten av hebreiska universitetets forskare beskrivs i en artikel som publiceras nu online och i oktober 2010 av tidningen Naturmaterial .
Den nya Davidstjärnan formade partiklar, med storlek 10, 000 gånger mindre än bredden på ett människohår, upptäcktes av Uri Banins forskargrupp, Alfred och Erica Larisch Memorial Professor och chef för Harvey M. Kruger Family Center för nanovetenskap och nanoteknik vid hebreiska universitetet.
Forskarna har arbetat med att försöka utveckla nya nanopartiklar gjorda av två sorters material sammanfogade. Än så länge, forskare har bara varit medvetna om nanopartiklar där ett material inkapslar det andra (liknar ett ägg och en äggula), eller där en ö med ett material bildas på den andra (ungefär som matchens huvud på en tändsticka). Detta var inte fallet med Star of David -formerna.
Dr Janet Macdonald, en postdoktor i Banins grupp, arbetat med att syntetisera nanopartiklar som kombinerar kopparsulfid, ett vanligt mineral med halvledande egenskaper, och rutenium, en metall med exceptionella kemikaliekatalytiska egenskaper. Istället för de förväntade ruteniumöarna på fröpartiklarna, vad hon såg på bilderna från elektronmikroskopet var partiklar med överraskande randiga mönster och David Star -former.
Det som följde var den svåra uppgiften att ta reda på den tredimensionella formen på partiklarna som skulle kunna ge sådana bilder. Mysteriet tog månader att lösa och bekräfta genom noggrann analys och med hjälp av Dr Maya Bar Sadan och Dr Lothar Houben från Ernst Ruska-centrum för mikroskopi och spektroskopi med elektroner i Juelich, Tyskland.
Forskarna genererade en tredimensionell bild av de små nanopartiklarna med hjälp av ett kraftfullt elektronmikroskop och fann att Davidstjärnorna är, anmärkningsvärt, "nano-burar." Partiklarna är nanostora, sexkantiga kristaller, var och en med en liten metallram som sveper runt och omsluter dem precis som en fågelbur, men 100 miljoner gånger mindre. Eftersom nanoburen är sexkantig, när man tittar på bilder av dem ovanifrån, de framstår som Davidstjärnor. Ingen hade någonsin sett hybridnanopartiklar bildas med en sådan burstruktur tidigare.
Utforskning av de möjliga tillämpningarna för nanostjärnorna David har just börjat, och redan har de visat att de inte bara är vackra; kompositionen och den unika burformen gör dem användbara. Den första applikationen som visades var användningen av nano-burar som sensorer. Forskarna belagde en elektrod med Davidstjärnans nano-burar och bevisade att det är möjligt att upptäcka små mängder väteperoxid med den nya enheten. Kopparsulfidpartiklar som inte är i bur var ensamma inte känsliga, och anmärkningsvärt, tillsatsen av metallramen ökade den elektriska detektionssignalen 200 gånger. Att känna av peroxid är ett första steg mot nya och bättre sensorer för glukos, som har viktiga medicinska konsekvenser, inklusive för diabetesdiagnostik.
Men Banin och hans forskare har bredare ambitioner för nanostjärnorna:testa dessa material som sensorer för andra medicinska och miljömässiga applikationer, och undersöka om de kan användas som fotokatalysatorer för att använda solljus för att göra "grönt bränsle".
