Nanopartiklar har unika egenskaper som gör dem till exceptionella verktyg med en mängd olika applikationer, från medicin till elektronik. En av de mindre kända fakta om dem är att deras yta spelar en avgörande roll för deras beteende och funktionalitet.
Forskning ledd av Vladimir Baulin, framstående forskare vid institutionen för fysikalisk och oorganisk kemi vid Universitat Rovira i Virgili och Wolfgang Parak, lektor vid Universität Hamburg, har avslöjat att molekyler som kallas ligander kan skapa unika lokala miljöer inom nanopartikelytan. Resultaten av denna forskning har publicerats i Accounts of Chemical Research .
Studien har visat att ligander fungerar som ett skyddande lager som ger stabilitet åt nanopartiklarna och förhindrar dem från att ackumuleras. Men deras inflytande går utöver bara stabilitet.
Enligt denna forskning kan ligander också ändra sin ytladdning genom att attrahera eller stöta bort joner. Detta modifierar den effektiva laddningen av nanopartikeln och därför dess egenskaper. Detta fenomen är känt som "Debye screening."
"Denna förändring i laddningen kan ha en dominoeffekt, och påverka andra egenskaper som från början kan ha förbisetts. Denna lokala miljö kan ha en betydande inverkan på nanopartikelns beteende, förändra dess interaktioner med andra molekyler och påverka dess funktionalitet." tillägger Baulin.
Att förstå liganders roll och deras förmåga att skapa olika lokala miljöer är centralt om forskningsfältet ska avgöra hur de kan påverka beteendet hos nanopartiklar i tillämpningar som avkänning, läkemedelsleverans eller katalys
I synnerhet har detta fenomen med att ändra ytegenskaper betydande implikationer för avkänningsapplikationer. Koncentrationen av de ämnen som mäts kan variera avsevärt om de befinner sig nära nanopartikelns yta jämfört med lösningen i allmänhet. Att förstå och utnyttja denna variation kan leda till utvecklingen av mer exakta och känsliga detekteringstekniker.
Dessutom kan liganders roll också utnyttjas för att modulera kemiska reaktioner som äger rum nära nanopartikelns yta. Genom att noggrant konstruera ligander kan miljöer skapas som selektivt filtrerar bort molekyler, accelererar reaktioner eller attraherar specifika proteiner, även vid låga koncentrationer.
Dessa fynd kan ha en betydande inverkan på olika områden, från hälsa till kemisk produktion och nanoteknik.
Mer information: Florian Schulz et al, Lokala miljöer skapade av ligandbeläggningen av nanopartiklar och deras konsekvenser för avkänning och ytreaktioner, Redovisningar för kemisk forskning (2023). DOI:10.1021/acs.accounts.3c00139
Journalinformation: Räkenskaper för kemisk forskning
Tillhandahålls av University of Rovira i Virgili
