Som en överraskande upptäckt har forskare inom nanoteknik från Flinders University producerat en rad olika typer av guldnanopartiklar genom att justera vattenflödet i den nya virvelvätskeanordningen – utan att behöva använda giftiga kemikalier. Artikeln "Nanogold Foundry Involving High-Shear-Mediated Photocontact Electrification in Water" har publicerats i Small Science .
Det gröna kemilabbarbetet på nanoguldbildning ledde också till upptäckten av en kontaktelektrifieringsreaktion i vatten i enheten – vilket resulterade i generering av väte och väteperoxid.
I sin studie samarbetade australiensiska och utländska forskare om den växande storleken och formen av guldnanopartiklar från olika VFD-bearbetningsparametrar och koncentrationer av guldkloridlösning.
"Genom den här forskningen har vi upptäckt ett nytt fenomen i virvelvätskeanordningen. Foto-kontaktelektrifieringsprocessen vid gränssnittet fast-vätska som kan användas i andra kemiska och biologiska reaktioner", säger Flinders Ph.D. Badriah Mazen Alotaibi, som ledde studien.
"Vi har också uppnått syntes av rena, orörda guldnanopartiklar i vatten i VFD, utan användning av vanliga kemikalier – och därmed minimerat avfallet", säger Alotaibi.
"Denna metod är viktig för bildandet av nanomaterial i allmänhet eftersom det är en grön process, snabb, skalbar och ger nanopartiklar med nya egenskaper."
Guldnanopartiklars storlek och form är avgörande för en rad tillämpningar – från läkemedelsleverans till katalys, avkänning och elektronik – på grund av deras fysikaliska, kemiska och optiska egenskaper.
Virvelvätskeanordningen, som utarbetades för ett decennium sedan av seniorförfattaren vid Flinders University Professor Colin Raston, är ett snabbt roterande rör som är öppet i ena änden med vätskor som levereras genom jetmatningar. Olika rotationshastigheter och extern applicering av ljus i enheten kan användas för att syntetisera partiklar enligt specifikation.
"Forskare runt om i världen finner nu den kontinuerliga flytande tunnfilmsvätskeanordningen användbar för att utforska och optimera mer hållbara bearbetningstekniker i nanoskala", säger professor Raston.
"I detta senaste experiment antar vi att de höga skjuvningsregimerna i VFD ledde till den kvantmekaniska effekten som kallas kontaktelektrifiering, vilket är en annan spännande utveckling."
Professor Raston säger att denna upptäckt "är ett paradigmskifte i hur man tillverkar material på ett kontrollerat sätt med vatten, utan att andra kemikalier krävs, vilket bidrar till en mer hållbar framtid."
Mer information: Badriah M. Alotaibi et al, Nanogold Foundry Involving High-Shear-Mediated Photocontact Electrification in Water, Small Science (2024). DOI:10.1002/smsc.202300312
Tillhandahålls av Flinders University
