Luzanos federalinio politechnikos instituto (Šveicarija) mokslininkai sukūrė ultracentrifugavimo metodą, leidžiantį vienu ypu atlikti tikslius nanodalelės svorio, dydžio ir tankio matavimus. Nors nanodalelės plačiai naudojamos daugelyje sričių, pavyzdžiui, medicinoje, saulės energetikoje arba fotonikoje, vis dar yra daugybė dalykų, kuriuos mokslininkai privalo išsiaiškinti.
Luzanos federalinio politechnikos instituto (Šveicarija) mokslininkai sukūrė ultracentrifugavimo metodą, leidžiantį vienu ypu atlikti tikslius nanodalelės svorio, dydžio ir tankio matavimus.
Nors nanodalelės plačiai naudojamos daugelyje sričių, pavyzdžiui, medicinoje, saulės energetikoje arba fotonikoje, vis dar yra daugybė dalykų, kuriuos mokslininkai privalo išsiaiškinti. Pilnas savybių nustatymas, įskaitant masę, dydį ir tankį, kol kas yra sunkiai įkandama užduotis, kiek stabdanti tyrimų pažangą. Tačiau panašu, kad šią spragą netrukus pavyks užtaisyti – turėtume padėkoti profesoriui Franciskui Stelačiui (Francesco Stelacci) ir jo doktorantui Randžiui Karniui (Randy Carney), besidarbuojantiems Nanomedžiagų ir sandūrų laboratorijoje. Naujausiame savo darbe, publikuotame prestižiniame „Nature Communications“ žurnale, tyrėjai parodo, jog įmanoma gauti pilnas nanodalelės, sudarytos iš branduolio ir išorinio sluoksnio, charakteristikas taikant labai paprastą metodą, kuris vadinamas analiziniu ultracentrifugavimu. Ši jau visą šimtmetį menanti procedūra anksčiau buvo naudojama tiriant proteinų dydį ir masę.
Iki tol visų parametrų, charakterizuojančių nanodalelės branduolį ir išorinį sluoksnį, analizė, atliekama taikant vieną vienintelę operaciją, buvo didžiulis iššūkis. Iš tikrųjų nanodalelės yra polidispersinės – tai reiškia, kad bandinyje kiekvieną iš jų pasižymi skirtingomis charakteristikomis (mase, dydžiu, svoriu ir t. t.). „Šiuo metu mokslininkai gali disponuoti patikimais metodais, leidžiančiais nustatyti nanodalelių branduolių savybes, – pasakoja R. Karnis. – Tačiau tam atlikti reikia penkių arba šešių itin sudėtingų procedūrų. Nagrinėdami analizinio ultracentrifugavimo metodą, mes aptikome, jog ši procedūra leidžia mums vienu ypu gauti visus reikalingus parametrus užtrunkant viso labo tik kelias valandas.“
Šnekant technine kalba, idėja yra tokia: pirmiausia nanodaleles reikia suberti į tirpalą, tuomet tirpalą perkelti į analizinę centrifugą, kurioje yra sumontuota optinė detekcijos sistema, analizuojanti nanodalelių elgesį. Tada kompiuterio pagalba galima nustatyti vadinamąjį nusėdimo koeficientą. „Kuomet nanodalelės yra išsukamos didžiuliu greičiu, jos, priklausomai nuo savo tankio, skirtingais laiko momentais ima ir atsiskiria nuo skysčio“, – aiškina jaunasis mokslininkas. Didesnės dalelės atsiskiria greičiau. Tokia tendencija leidžia nustatyti ne tik dalelės masę, bet ir jos skersmenį. Tuo pačiu metu mokslininkai atkreipia dėmesį į kitą požymį, kuris paprastai nėra analizuojamas, – tai vadinamasis dalelių difuzijos koeficientas, nusakantis, kaip šios pasklinda po skystį. „Šis reiškinys, kurį galėtume palyginti su vandenyje atsidūrusio rašalo lašelio išsisklaidymu, stebimas, kai tirpalas nusistovi“.
Kuomet nusėdimo ir difuzijos koeficientai yra naudojami kartu, mokslininkai gali itin tiksliai nustatyti tiek nanodalelių branduolio, tiek jų išorinio sluoksnio charakteristikas: jų dydį, svorį, formą ir sudėtį. Tai labai svarbi informacija, nes nanodalelių savybės (cheminės, elektrinės, magnetinės) priklauso nuo šių parametrų.
Kol kas šis metodas tinkamas tiktai sferinėms nanodalelėms. Vis dėlto jis turėtų dominti nanotechnologijų specialistus, galinčius jį kartu su kitais metodais panaudoti kitokio pavidalo nanodalelių tyrimams. „Tiek pramonei, tiek biologinėms technologijoms reikalingas nanodalelių savybių nustatymo metodas, – pabaigia pasakojimą profesorius. – Šis metodas išties turėtų praversti“.
