Snabba framsteg inom området metallisk nanoteknik sätter igång en vetenskapsrevolution som sannolikt kommer att påverka alla samhällsområden, enligt professor i fysik Ventsislav Valev och hans team vid University of Bath i Storbritannien.

Metallisk nanoteknik är ett område som tillåter mikroskopiska partiklar av metaller, som guld och silver, att manipuleras med värme och ljus. De potentiella applikationerna är enorma, allt från att optimera hur vi skördar förnybar energi till att se över vår behandling av cancertumörer.

Skriver in Avancerat optiskt material , Prof Valevs team granskar det aktuella läget inom nanoteknologisk forskning och diskuterar dess troliga tillämpningar inom en nära och medellång framtid.

Ph.D. Student Lukas Ohnoutek ser nanomedicin – en gren av medicinen som använder nanoteknik för att förbättra diagnostik och behandling av sjukdomar – som ett särskilt starkt forskningsområde. On-command-leverans av läkemedel har redan visat sig vara framgångsrik i flera djurförsök, han säger. Genom att använda denna teknik, läkemedel inkapslade i nanomaterial riktas till ett specifikt ställe i kroppen innan de frigör sina aktiva ingredienser på ett mycket kontrollerat sätt.

"Det är avgörande att öka effektiviteten av läkemedel och att minska biverkningar, och detta är något som kan uppnås med on-command drug delivery, ", sade herr Ohnoutek. "Genom att belysa metallnanopartiklar, det är möjligt att kontrollera platsen, tid, och mängden läkemedel som frisätts i en patient."

Forskarkollegan Dr. Kristina Rusimova säger att dramatiska förbättringar förväntas i behandlingen av cancer, tack vare både on-command drug delivery och fototermisk cancerterapi (PTT). PTT innebär att injicera nanopartiklar i en patients kropp, där de ansamlas i tumören. När partiklarna sedan utsätts för strålning, de värmer upp och förstör tumören med mycket liten skada på omgivande vävnad. I djurförsök, avancerade tumörer har helt försvunnit efter fototermisk behandling.

"Vi har tittat på djurförsök på möss, katter och hundar, " sade Dr Rusimova. "I varje fall, behandlingen verkade lyckad, vilket är mycket uppmuntrande för behandling hos människor. Vi vet att försök på människor har godkänts och pågår för närvarande, så vi är försiktigt optimistiska."

Annan forskning är inriktad på att hitta nanotekniska lösningar på klimatkriserna. Det finns hopp om att icke-strålande plasmoniskt sönderfall kommer att ge en ny metod för att förbättra solceller och för att producera vätebränsle direkt från vatten. Denna process är känd som "vattenklyvning". Resultatet blir ett effektivt och ekonomiskt lågkoldioxidbränsle, särskilt lämplig för uppvärmning av bostäder och andra utrymmen.

Andra lockande applikationer för metalliska nanopartiklar inkluderar avancerad biomedicinsk avbildning, förbättrad magnetisk lagring och nanorobotik, där robotar tillverkas med komponenter i nanoskala.

Prof Valev sa:"De minsta metallbitarna kan nu formas, skuren och sammanfogad med ljus. Detta gör att vi kan integrera mänsklighetens kunskap om metallbearbetning med vår förståelse av molekylär självmontering och bioteknik i nanoskala. Detta forskningsfält erbjuder några verkligt fantastiska perspektiv för framtiden."

Dessa utsikter är alla uppbyggda kring metalliska nanopartiklars förmåga att skörda och kontrollera ljus på subvåglängdsskalan.