I extremt liten skala kan utseendet lura. Medan du vid första anblicken kan se liljekuddar flyta på en lugn damm, är den här bilden faktiskt en smart anpassning av en ögonblicksbild tagen med ett svepelektronmikroskop.

I verkligheten är de gröna fläckarna bara några mikrometer i diameter - mindre än bredden på ett människohår. De utgör en ytbeläggning som utvecklats för att begränsa överföringen av SARS-CoV-2, viruset som orsakar COVID-19. Beläggningen är sammansatt av ett silverbaserat material applicerat på en glasyta. Lotusblomman var dock lite extra konstnärlig stil tack vare bildredigeringsprogram.

Mohsen Hosseini, Ph.D. kandidat i kemiteknik, och William Ducker, professor i kemiteknik, vann nyligen ett pris i bildtävlingen National Nanotechnology Coordinated Infrastructure (NNCI) med denna bild. Både Hosseini och Ducker är anslutna till Macromolecules Innovation Institute (MII).

Deras vinst var i kategorin "mest nyckfull."

"Som en del av den strikthet som är involverad i vetenskaplig forskning är jag alltid noga med att bibehålla riktigheten av mina ursprungliga resultat", sa Hosseini. "Men den här tävlingen var väldigt befriande. Den gav mig en chans att ta mina svepelektronmikroskopiresultat och på ett legitimt sätt ändra det på vilket sätt jag valde. Det var befriande och roligt att uttrycka min konstnärliga stil. Resultatet är inte en Monet , men jag är glad att folk gillade det."

Bildtävlingen, med titeln "Plenty of Beauty at the Bottom", arrangeras årligen av NNCI för att fira National Nano Day, som inträffade den 9 oktober 2021. NNCI finansieras av National Science Foundation och är ett nätverk av 16 platser runt om i landet som är dedikerade till att stödja nanovetenskap och nanoteknologisk forskning och utveckling. Virginia Techs NanoEarth-center är en del av det nätverket, som arbetar för att främja jord- och miljönanoteknikinfrastruktur. Denna bild togs med hjälp av ett svepelektronmikroskop (SEM) som är en del av Nanoscale Characterization and Fabrication Laboratory (NCFL) i Virginia Tech Corporate Research Center. Denna SEM är det senaste tillskottet till instrumentsviten vid NCFL, som är ett initiativ från Institutet för kritisk teknologi och tillämpad vetenskap. NCFL ger forskare över hela universitetet tillgång till avancerad instrumentering inklusive toppmoderna elektronmikroskop, optiska mikroskop och flera spektroskopiska tekniker.

Utvecklingen av den skyddande ytbeläggningen började för mer än ett år sedan, när coronavirus-pandemin var i ett tidigt skede. I ett team som inkluderade en annan doktorand, Saeed Behzadinasab, var forskarnas mål att hitta ett sätt att förhindra spridning av covid-19 via kontaminerade ytor. Beläggningen som de producerade kan framgångsrikt inaktivera viruset (SARS-CoV-2) när det landar på en fast yta, så att när en person senare rör vid ytan kan viruset inte infektera dem.

När forskarna studerade hur deras ytbeläggning beter sig och fungerar, tog forskarna bilder av den i mikroskala. Hosseini förklarade, "NNCI-tävlingsinbjudan motiverade mig att välja en av bilderna i svepelektronmikroskopet av mina beläggningar och redigera den enligt tävlingens kriterier. Min hjärna var fylld av idéer eftersom jag nyligen hade designat en framsida som belönades med vår artikel publicerad i ACS Biomaterials Science &Engineering . Jag kom på en lotusidé på några minuter och det fungerade väldigt bra."

Intressant nog hade forskarna ursprungligen utvecklat en brun beläggning som visade mycket lovande. Men efter att ha genomfört tester med konsumenter stod det klart att allmänheten skulle vara mer benägna att använda en beläggning som var klar, istället för brun. Duckers forskargrupp inspirerades att ta fram ytterligare en beläggning, som denna gång skulle vara transparent. Som Hosseini uttryckte det, "Det är ironiskt att den osynliga beläggningen blev föremål för bildkonst och till och med fick ett pris för det."

Ducker och Hosseini slog sig ihop med Joseph Falkinham och Myra Williams från Institutionen för biologiska vetenskaper för att testa beläggningen på en mängd andra sjukdomsframkallande mikroorganismer. Det visade sig särskilt effektivt mot flera bakterier inklusive MRSA, en besvärlig antibiotikaresistent bakterie som plågar sjukhus.

Med sitt transparenta utseende och sin breda antimikrobiella effektivitet är beläggningen nu en stark kandidat för kommersialisering. Ducker har faktiskt grundat ett företag som är dedikerat till att fortsätta produktionen av denna ytbeläggning i större skala.

Hosseini och Ducker är stolta över att få sin bild delad med den nationella nanovetenskapliga gemenskapen. Erkännandet visar en uppskattning för deras hårda arbete, förutom deras nyckfulla perspektiv. Enligt NanoEarth assisterande regissör Tonya Pruitt, "Virginia Tech har haft några utmärkta bidrag till NNCI-bildtävlingen under åren, men det här är första året vi har fått en vinnare." + Utforska vidare

På en timme inaktiverar professorns ytbeläggning virus som orsakar covid-19