La nanoscienza è lo studio dei materiali che misurano alla scala di un miliardesimo di metro di lunghezza. Mentre "minuscolo" è la natura stessa di questo campo scientifico, la nanoscienza è un'enorme forza dietro la tecnologia e la comunicazione moderne, con promesse in molti altri campi. Chiunque utilizzi un telefono cellulare o un laptop ha visto i risultati degli scienziati dei materiali che studiano i misteriosi comportamenti chimici su nanoscala.

Peng Zhang, un professore del Dipartimento di Chimica di Dalhousie, guida un team di ricerca sulle nanoscienze composto da studenti universitari e laureati. Pubblicato questa settimana sulla prestigiosa rivista scientifica Comunicazioni sulla natura , La scoperta del team di Zhang su una nuova metodologia per studiare le strutture delle nanoparticelle farà vibrare di entusiasmo la scienza dei materiali e le comunità biomediche.

Il dottor Zhang e il suo studente di dottorato Daniel Padmos hanno esaminato le nanoparticelle di oro e argento, due materiali molto importanti, soprattutto nel futuro della biomedicina. A questa dimensione, l'oro e l'argento hanno un aspetto e un comportamento molto diversi rispetto a quando vengono utilizzati per realizzare anelli e collane.

"Solo quando sono molto piccoli iniziano a mostrare nuove proprietà, e queste proprietà possono essere utilizzate in molte diverse applicazioni biomediche, " spiega il dottor Zhang, autore principale dello studio.

Nanogold, Per esempio, ha incredibili proprietà ottiche che gli permettono di assorbire molto bene l'energia luminosa. Attualmente testato solo sui topi, scienziati biomedici hanno sviluppato farmaci con nanogold per colpire i tumori maligni. Il nanogold attira la luce emessa dalle terapie laser e riscalda la massa cancerosa, aiutando a distruggere il tumore. D'altra parte, il nanoargento potrebbe avere potenziali applicazioni nella lotta alle malattie batteriche.

Forma scoperta

La forma della superficie delle nanoparticelle è fondamentale, perché forme diverse portano a proprietà diverse e proprietà diverse portano a comportamenti diversi. Per comprendere meglio le potenziali applicazioni di nanogold e nanosilver nel lungo periodo, gli scienziati devono prima sapere molto di più sulla loro struttura superficiale. Ma, la materia su nanoscala è difficile da osservare.

"Queste nanoparticelle sono molto difficili da studiare, " spiega il dottor Zhang, sottolineando che le tecniche ordinarie come i microscopi elettronici non forniscono la quantità di dettagli necessaria per capire cosa sta succedendo sulla superficie dei nanomateriali.

"Abbiamo usato alcune tecniche piuttosto potenti per scoprire questa struttura superficiale per la prima volta, " ha detto il dottor Zhang.

Dottor Zhang, Padmos e i loro collaboratori della Northwestern University e dell'Università della California, Riverside ha combinato una potente radiografia da una struttura di sincrotrone delle dimensioni di un miglio con la modellazione al computer basata sulla teoria del funzionale della densità. Facendo questo, il team è stato in grado di studiare in modo completo la superficie di una nanoparticella. Nel loro sistema di nanomateriali composto principalmente da oro, argento e cloruro, hanno anche scoperto di più su come il cloruro interagisce con il nanooro e il nanoargento, mantenendoli stabili.

"È un po' come cucinare, " spiega il dottor Zhang. "Ci metti un mucchio di ingredienti, ma devi sapere come vanno insieme. [Gli scienziati dei materiali] sanno che il cloruro è importante, ma non sapevamo come rimane sulla superficie del nanooro e del nanoargento. Il nostro team ha scoperto come, a livello atomico».

Un passo in avanti

La metodologia del team di ricerca Dal può ora essere utilizzata per studiare altri nanomateriali, ampliando ulteriormente le conoscenze nella ricerca sulle nanoscienze e progettando gli elementi costitutivi per scoperte rivoluzionarie nelle applicazioni biomediche.

"Questa esperienza rinvigorisce il mio interesse per questo tipo di ricerca, " disse Padmos. In futuro, ha intenzione di basarsi su questa ricerca per sviluppare nuovi sistemi di nanomateriali funzionali e testare il loro potenziale biomedico.