I ricercatori di due università indiane hanno sviluppato un metodo innovativo ed economico per produrre nanoparticelle metalliche di alta qualità.
I ricercatori dell’Indian Institute of Science Education and Research (IISER) di Pune e dell’Indian Institute of Technology Bombay hanno sviluppato un metodo innovativo ed economico per produrre nanoparticelle metalliche di alta qualità, come descritto in uno studio pubblicato sulla rivista Small Methods e riportato da Phys.org. Questa tecnica pionieristica, chiamata confined dewetting, potrebbe trovare ampie applicazioni nella diagnostica biomedica e nel rilevamento chimico, consentendo la realizzazione di sensori altamente sensibili e affidabili.
I metodi tradizionali di produzione di nanoparticelle si basano su processi costosi e complessi e spesso non producono nanoparticelle uniformi.
Lo studio del team di ricerca dell’Indian Institute of Science Education and Research (IISER) di Pune e dell’Indian Institute of Technology Bombay della introduce un approccio semplice ma efficace per creare nanoparticelle metalliche uniformi e ad alta densità su diverse superfici, inclusi substrati piani, curvi e microstrutturati.
La nuova tecnica economica e scalabile
Immaginate uno strato di metallo ultrasottile (circa 10.000 volte più sottile di un capello umano), come una pellicola d’oro stesa su un pezzo di vetro. Quando lo riscaldate, il metallo inizia a condensarsi in minuscole goccioline, simili a gocce d’acqua su una padella antiaderente. Questo accade perché il metallo cerca di ridurre al minimo la sua energia superficiale. Ora, se comprimiamo la pellicola metallica tra due superfici, come per fare un panino, e applichiamo calore, questa si rompe in minuscole goccioline uniformi, strettamente compresse tra loro. Questo processo è il confined dewetting e può essere utilizzato per realizzare sensori altamente sensibili per applicazioni biomediche e chimiche.
Interponendo un sottile film metallico tra un substrato e uno strato di PDMS (un materiale flessibile a base di silicone) durante il riscaldamento, i ricercatori hanno ottenuto un controllo preciso sulle dimensioni e sulla spaziatura delle nanoparticelle, ottenendo particelle con variazioni dimensionali minime e spaziature di pochi nanometri. Questo livello di precisione è fondamentale per le applicazioni che richiedono prestazioni costanti e migliorate, come il rilevamento di tracce di sostanze biologiche o chimiche.
Inoltre la tecnica del dewetting confinato, applicata per la prima volta ai film metallici nell’articolo dei ricercatori indiani, è versatile e può essere implementata su larga scala con metalli come argento, oro, rame e le loro leghe; e può essere applicata a una varietà di substrati, dai vetrini alle fibre ottiche.
Lo strato di PDMS modella le nanoparticelle e le protegge dall’ossidazione, producendo nanoparticelle pure e stabili. Queste proprietà sono molto importanti quando si utilizza la tecnologia di rilevamento nella pratica.
Le nanoparticelle prodotte con questo metodo presentano eccezionali proprietà ottiche, rendendole ideali per sensori avanzati basati sulla risonanza plasmonica di superficie localizzata (LSPR) e sulla diffusione Raman potenziata dalla superficie (SERS).
Nei test che utilizzano una molecola sonda, le nanoparticelle prodotte dai ricercatori hanno rilevato concentrazioni fino a un picomolare (un trilionesimo di mole per litro), superando di gran lunga la sensibilità dei metodi convenzionali. Secondo gli autori dello studio, questa capacità potrebbe consentire la diagnosi precoce di malattie attraverso biomarcatori o l’identificazione di tracce minime di sostanze chimiche in contesti ambientali o industriali.
Parlando delle potenziali applicazioni di questo nuovo metodo, Atikur Rahman, uno degli autori principali dello studio dell’Indian Institute of Science Education and Research (IISER) di Pune e dell’Indian Institute of Technology Bombay, ha commentato: “Lo studio fornisce anche un quadro teorico che spiega come l’elasticità e la bassa tensione superficiale del PDMS riducano le dimensioni delle particelle e ne migliorino l’uniformità, offrendo un modello per ulteriori progressi utilizzando materiali simili. Con applicazioni che spaziano dalla diagnostica medica all’analisi chimica e oltre, questa svolta posiziona il confined dewetting come un punto di svolta nella nanotecnologia.”
Foto: Dr. Atikur Rahman’s Group from IISER Pune, India
