A japán Tohoku Egyetem kutatói különleges nanorészecskéket készítettek, amelyek eddig nem látott módon reagálnak a külső behatásokra, és ígéretes alapot adhatnak olyan új metaanyagok kifejlesztéséhez, amelyek hasznosak lehetnek az orvostudományban vagy más, nanotechnológiát alkalmazó területeken.

Az arany nanorészecskék speciális jellemzője, hogy lényegében folyadék módjára viselkednek,

és ennek a viselkedésnek a hátterében a nanorészecskék felszínén lévő molekulák mozgása áll. Az arany részecskéket a kutatók kétféle molekulával vonták be: egy hőmérséklet-változásokra reagáló, folyékony kristályos molekulával (dendron) és egy egyszerű ligandummal. A megfigyelések szerint a hőmérséklet növelésekor a felszíni molekulák újrarendeződése a nanorészecskék eloszlására is hatással volt: az addig szigetszerűen elkülönülő arany nanorészecske-csoportok elkezdtek láncokat, majd nagyobb, kiterjedt hálózatokat alkotni. De nem csak a hőmérséklet befolyásolta a viselkedésüket, hanem a nyomás is, ennek hatására ugyanis újra szigetszerű szerkezetet vettek fel a részecskehalmazok.

“Összességében egy folyadékszerű nanorészecske-filmet fejlesztettünk ki, amely képes a kétdimenziós elrendeződésének átszervezésére a hőmérséklet és az oldalirányú nyomás hatására a levegő/víz határfelületen.”

- összegzik a kutatók a tanulmányban.

A nanorészecskék manipulálásának lehetősége újfajta metaanyagok fejlesztésében játszhat kulcsfontosságú szerepet, a külső hatásokra reagáló, és ennek megfelelően a struktúrájukat változtató részecskék ugyanis hatékony segítséget nyújthatnak az okosanyagok kifejlesztésében.

“A kutatás demonstrálja, hogy a molekuláris szinten bekövetkező egészen apró változások drámai szerkezeti átalakulásokhoz vezethetnek a nanorészecske-rendszerekben” - mondta el Kiyoshi Kanie, a Tohoku Egyetem professzora - “Úgy véljük, hogy ez a felfedezés új utat nyit az intelligens és adaptív anyagok tervezése előtt, amelyek dinamikusan reagálnak a környezetükre.”

A kutatók szerint a nanorészecske-rendszerek, amelyek fiziológiás hőmérsékleten, tehát az emberi test természetes hőmérsékleti értékének közelében képesek hő hatására váltani a szerkezeti elrendezések között, ígéretesek lehetnek orvosi alkalmazásokban, például olyan gyógyszerhordozó rendszerekben, amelyek a rákos sejteket célozzák meg, mivel ezek gyakran kissé melegebbek a környező szöveteknél. A jövőben emellett olyan felszíni molekulákkal is terveznek kísérletezni, amelyek más típusú ingerekre, többek között ionerősségre vagy pH-ra reagálnak, ezzel még szélesebb spektrumát létrehozva az adaptív kétdimenziós nanorészecske-anyagoknak.

(Fotó: Rina Sato et al., Tohoku Egyetem)

Sem folyadék, sem szilárd anyag, inkább mindkettő - meglepő anyagi állapotot fedeztek fel Az atomok az anyagban különösen viselkednek.