Un processo semplice ed efficace per rivestire l'argento, nanoparticelle di oro e platino con gusci di silice funzionalizzati a temperatura ambiente sono state sviluppate da A*STAR. In modo cruciale, a differenza dei metodi convenzionali per la produzione di nanoparticelle metalliche rivestite di silice, questo processo è basato sull'acqua e non utilizza alcool, rendendolo sia economico che rispettoso dell'ambiente.

Le nanoparticelle di metalli nobili rivestite di silice hanno suscitato grande interesse perché possono essere utilizzate come catalizzatori, nonché in applicazioni calorimetriche e ottiche. Sono tipicamente prodotti utilizzando precursori silanici, ma questi sono generalmente insolubili in acqua. Di conseguenza, l'alcol deve essere aggiunto all'acqua per facilitare l'idrolisi di questi precursori, aumentando il costo di produzione e rendendo il processo meno verde.

Ora, un team guidato da Ming-Yong Han e Shah Kwok Wei presso l'A*STAR Institute of Materials Research and Engineering ha ideato un metodo senza alcool per produrre nanoparticelle di metalli nobili rivestite di silice.

Per fare questo, il team ha preso un precursore comunemente usato, tetrametossisilano (Si(OCH₃)₄), e ha sostituito un gruppo polare (mercaptopropile) con un gruppo metossi (O-CH3), che ha prodotto un precursore idrosolubile. Quindi, per consentire a questo precursore di legarsi direttamente con le superfici delle nanoparticelle metalliche, lo hanno funzionalizzato con un gruppo tiolico (–SH).

Questo processo ha molti vantaggi. È semplice da implementare, efficiente, universale e facilmente scalabile. Per di più, poiché lo spessore del guscio di silice aumenta con il tempo di rivestimento, lo spessore del guscio può essere facilmente controllato fino a diverse decine di nanometri.

Modificando leggermente il processo, Han e colleghi potrebbero anche produrre nanoparticelle che hanno un'elevata attività per una tecnica spettroscopica estremamente sensibile nota come diffusione Raman potenziata dalla superficie (SERS) e sono promettenti per il rilevamento altamente sensibile in applicazioni analitiche e biologiche. SERS si basa sul segnale Raman enormemente potenziato generato quando un composto Raman attivo viene adsorbito su una superficie metallica. I ricercatori hanno preparato le nanoparticelle attive SERS prive di fluorescenza inserendo molecole attive Raman tra la nanoparticella di metallo nobile e il guscio di silice.

"La semplicità del processo di rivestimento in silice significa che ha un grande potenziale per rivestire e proteggere le superfici di vari tipi di nanoparticelle metalliche, " spiega Han. "Inoltre, le nanoparticelle di metallo altamente caricate negativamente e SERS-attive risultanti con gusci di silice tiolo-funzionalizzati e caratteristiche di protezione della superficie sono molto promettenti per varie applicazioni che coinvolgono soluzioni acquose".

In particolare, Han note, questo percorso a base d'acqua per facile, il rivestimento di silice efficiente e funzionale di nanoparticelle metalliche a temperatura ambiente potrebbe essere esteso per rivestire nanoparticelle di ossido di metallo per applicazioni di bioedilizia.