Smarta nanomaterial som svarar på en extern stimulans är en ny typ av material som kan skaka om nästan alla områden inom vetenskapen från sjukvård till tung industri. En forskargrupp ledd av King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Saudiarabien, har lagat fram ett nytt sätt att göra magnetfältskänsliga nanotrådar vars egenskaper kan skräddarsys för en specifik uppgift helt enkelt genom att justera hur länge de bakas i en ugn.
De smarta nanotrådarna är enkla och billiga att tillverka, sa Jürgen Kosel från universitetets Sensing Magnetism and Microsystems Group och som också ledde forskningen. Teamet skapade en porös aluminiumoxidmall och använde en elektrisk ström för att dra in järn i porerna, bildar nanotrådar. Genom att anpassa förutsättningarna, laget kunde bilda enkristallinanotrådar av järn en mikrometer långa eller polykristallina nanotrådar av järn 15 mikrometer långa.
Dessa polykristallina nanotrådar har stor potential som ett biomedicinskt forskningsverktyg, noterade Kosel. Efter att ha släppt trådarna från mallen, forskarna bakade nanotrådarna vid 150 °C, en temperatur som oxiderar utsidan av nanotråden för att bilda ett biokompatibelt järnoxidskal. Ju längre nanotrådarna gräddas, ju tjockare skal och desto lägre remanens, den restmagnetism som nanotrådarna behåller efter att ett externt magnetfält applicerats och sedan avlägsnats.
Låg remanens gör dem perfekta för cellseparation, där magnetiska partiklar används för att dra vissa celler från en blandning, sa Kosel. Om partiklarna behöll en hög kvarvarande magnetism, de skulle klumpa ihop sig snarare än att spridas bland målcellerna.
"Än, de bör ha en hög magnetisering när ett magnetfält appliceras, " noterade han. "Detta är precis vad dessa nanotrådar ger."
Nanotrådarna av enkristalljärn beter sig annorlunda. Hur länge de än gräddas i ugnen, de bildar bara ett tunt järnoxidskal och de behåller en stark restmagnetism. Detta robusta magnetiska beteende gör dem lämpade för industriella tillämpningar med hög temperatur, sa Kosel. "I borrhål, magnetiska pärlor används för att detektera effektiviteten hos brunnar. Våra nanotrådar kan överleva högre temperaturer och ge en starkare magnetisk signatur, " han lade till.
Teamets nästa steg blir att skräddarsy nanotrådarna för att behandla cancer, ställa in dem för att värmas upp och selektivt döda tumörceller när ett magnetfält appliceras. Nanotrådsbaserade sensorer är en annan forskningsväg. "Förmågan att justera egenskaperna hos nanotrådarna är det viktigaste resultatet av vårt arbete, ", sade Kosel. "Det möjliggör kostnadseffektiv tillverkning av en typ av nanotråd och skräddarsy den för många applikationer genom att helt enkelt placera den i en ugn."
