سنتز نانوساختارهایی با حفره‌های کنترل‌شده

محققان آزمایشگاه ملی بروخاون موفق شدند با استفاده از یک روش سنتز تک‌مرحله‌ای، نانوساختارهای جعبه‌ای شکل ایجاد کنند که فضای خالی برای حمل مواد دارد. از این نانومکعب‌ها می‌توان برای رهایش دارو استفاده کرد. نتایج این پروژه در نشریه ACS به چاپ رسیده است.

اولگ گنگ از محققان این پروژه می‌گوید: « تصورکنید یک جعبه دارید که فقط از داخل آن می‌توانید استفاده کنید. بیشتر نانوذرات با روش‌ سنتز در نهایت منجر به تولید نانوساختارهای صلب می‌شود. ما نیاز به روش‌هایی داریم که بتواند فضای داخلی نانوساختارها را مهندسی کند. این نانومکعب‌ها دارای خواص شیمیایی و نوری متفاوتی بوده و می‌توان از آن برای کاربردهای حسگری، کاتالیستی و زیست‌پزشکی استفاده نمود. ما می‌توانیم روی سطح این مکعب، دروازه‌ای ایجاد کنیم که بتوان با استفاده از آن موادی نظیر دارو، مولکول‌های زیستی و حتی نانوذرات دیگر را وارد کرد.»

راهبردهای سنتز رایج برای تولید نانوساختارهای توخالی نمی‌تواند به‌صورت کنترل‌شده‌ای شکل، اندازه و محل حفره‌ها را مشخص کند. این حفره‌ها به‌صورت تصادفی روی سطح ایجاد می‌شوند. در این پروژه محققان نشان دادند که می‌توان آلیاژ نقره – طلا را به‌صورت نانوساختار درآورد در حالی که حفره‌های مکعبی‌شکل در گوشه‌های آن وجود داشته باشد. این گروه تحقیقاتی از واکنش شیمیایی موسوم به جایگزینی گالوانیکی در مقیاس ‌نانومتری استفاده کردند. در طول این واکنش، اتم‌ها در نانومکعب نقره توسط یون‌های طلای موجود در محلول در دمای محیط، جایگزین می‌شوند. پژوهشگران، مولکول‌های سورفاکتانت را به محلول اضافه کردند که موجب شستن نقره و نشاندن ذرات طلا در وجوه بلوری ویژه شود. اتم‌ها در وجوه مکعب متفاوت از گوشه‌های آن قرار می‌گیرند بنابراین، صفحه‌های اتمی متفاوتی را شکل می‌دهند. در نتیجه، واکنش گالوانیک در این دو نقطه مشابه هم رخ نمی‌دهد. به دلیل وجود سورفاکتانت و شرایط ویژه در وجوه، نقره از لبه‌ها به سرعت خورده شده و در نتیجه حفره‌هایی در گوشه‌ها ایجاد می‌شود در حالی که اتم‌های طلا در باقی سطوح رسوب پیدا می‌کند.