(Phys.org) – Kosmos i miniatyr:Tyska forskare har producerat nanopartiklar omgivna av en grupp mindre nanopartiklar som en planet som kretsar runt av satelliter. De utrustade större guld nanopartiklar med speciella stjärnformade polymerer, som i sin tur binder till mindre guldnanopartiklar. Som forskarna rapporterar i tidskriften Angewandte Chemie , det är möjligt att exakt kontrollera avståndet mellan de små "satelliterna" och deras centrala "planet" med hjälp av polymerernas molekylvikt – och därmed kedjelängden.
Som alla människor, forskare gillar bra estetik. De njuter av ovanliga nanoskopiska arkitekturer med ordnade strukturer och är nyfikna på vilka intressanta fysiska egenskaper som är inneboende i sådana strukturer. Dessa egenskaper kan ofta vara extremt användbara. Till exempel, nanoarkitekturer som består av en central nanopartikel omgiven av mindre nanopartiklar på ett exakt definierat avstånd skulle kunna användas som sensorer, som "linjaler" för att mäta biologiska nanoobjekt, och som transportsystem för att leverera läkemedel specifikt till tumörceller. Dock, forskare hade inte tidigare hittat en metod för att enkelt och effektivt producera en mängd olika planet-satellit nanosystem - ett kritiskt krav för undersökning och praktisk användning av sådana nanoarkitekturer.
Christin Rossner och Philipp Vana vid universitetet i Göttingen har nu utvecklat en sådan teknik. I centrum finns polymerer som producerats genom en RAFT-polymerisation (reversibel addition–fragmenteringskedjeöverföring). RAFT är en teknik för målinriktad syntes av polymerer med en exakt definierad polymerisationsgrad; det resulterar i mycket enhetliga polymerer med exakt reglerbara kedjelängder. Eftersom detta är en kontrollerad process, det är också möjligt att syntetisera mer komplicerade molekylära arkitekturer, såsom kamformade eller stjärnformade polymerer. Rossner och Vana valde att använda stjärnpolymerer som består av ett centrum med fyra sidokedjor som kommer ut som strålar. Sidokedjorna har tritiokarbonatgrupper vid sina ändar. Dessa grupper binder mycket väl till guldytor.
Forskarna behandlade guldnanopartiklar med dessa stjärnpolymerer. Två till tre av "strålarna" binder till ytan medan de återstående en eller två strålarna förblir fria och tillgängliga för att binda de mindre satellitguldnanopartiklarna senare. Molekylvikten hos stjärnpolymererna – och därmed längden på strålarna – kan användas för att exakt kontrollera avstånden mellan planeterna och satelliterna. Satelliterna kan också utrustas med polymerkedjor som har vissa kemiska grupper på sina ändar. Det är således möjligt att tillverka nanopartikelställningar av guld med en mängd olika reaktiva grupper på ett definierat avstånd från den centrala kärnan.
