Автор AZoNano 11 августа 2020 г.

Когда наноцеллюлоза комбинируется с различными типами металлических наночастиц, образуются материалы с множеством новых интересных свойств. Они могут быть антибактериальными, менять цвет под давлением или преобразовывать свет в тепло.

«Проще говоря, мы производим золото из наноцеллюлозы», – говорит Даниэль Айли, доцент кафедры биофизики и биоинженерии факультета физики, химии и биологии Университета Линчёпинга.

Исследовательская группа, возглавляемая Дэниелом Эйли, использовала биосинтетическую наноцеллюлозу, продуцируемую бактериями и первоначально разработанную для ухода за ранами. Впоследствии ученые украсили целлюлозу наночастицами металлов, в основном серебра и золота. Частицы размером не более нескольких миллиардных долей метра сначала адаптируются для придания им желаемых свойств, а затем комбинируются с наноцеллюлозой.

«Наноцеллюлоза состоит из тонких нитей целлюлозы диаметром примерно одну тысячную диаметра человеческого волоса. Нити действуют как трехмерный каркас для металлических частиц. Когда частицы прикрепляются к целлюлоза – материал, состоящий из сети частиц и целлюлозных форм », – поясняет Дэниел Эйли.

Исследователи могут с высокой точностью определить, сколько частиц присоединится, и их личности. Они также могут смешивать частицы разных металлов и различной формы – сферической, эллиптической и треугольной.

В первой части научной статьи, опубликованной в Advanced Functional Materials группа описывает процесс и объясняет, почему он работает именно так. Вторая часть посвящена нескольким областям применения.

Одним из захватывающих явлений является то, как свойства материала меняются при приложении давления. Оптические явления возникают, когда частицы приближаются друг к другу и взаимодействуют, а материал меняет цвет. По мере увеличения давления материал в конечном итоге становится золотым.

«Мы увидели, что материал изменил цвет, когда мы подняли его пинцетом, и сначала мы не могли понять, почему» – говорит Дэниел Айли.

Ученые назвали явление «механоплазмоническим эффектом», и оно оказалось очень полезным. Тесно связанное с этим применение – датчики, так как датчик можно считывать невооруженным глазом. Пример: если белок прилипает к материалу, он больше не меняет цвет под давлением. Если белок является маркером определенного заболевания, отсутствие изменения цвета можно использовать в диагностике. Если материал меняет цвет, это значит, что маркерный белок отсутствует.

Еще одно интересное явление проявляется в варианте материала, который поглощает свет из более широкого спектра видимого света и выделяет тепло. Это свойство можно использовать как в энергетических приложениях, так и в медицине.

«Наш метод позволяет производить композиты из наноцеллюлозы и металлических наночастиц, которые являются мягкими и биосовместимыми материалами для оптических, каталитических, электрических и биомедицинских применений. Поскольку этот материал является самосборным, мы можем производить сложные материалы с совершенно новые четко определенные свойства », – заключает Дэниел Эйли.

Исследование финансировалось, среди прочего, Шведским фондом стратегических исследований (SSF), Областью стратегических исследований правительства Швеции в области материаловедения функциональных материалов при Университете Линчёпинга (AFM), финансируемым Винновой центром компетенций Funmat. II и Фонд Кнута и Алисы Валленберг.

Самосборка механоплазмонных бактериальных композитов целлюлоза-металлические наночастицы

Олоф Эскильссон, Стефан Б. Линдстром, Борха Сепульведа, Мохаммад М. Шахджамали, Пау Гуэль-Грау, Петтер Сивлер, Мартен Ског, Кристофер Аронссон, Эмма М. Бьорк, Никлас Ниберг, Хазем Халаф, Торбьерн Бенгтссон, Торбьерн Бенгтссон, Марика Б. Эриксон,

Эрик Мартинссон, Роберт Селегард и Даниэль Эйли, Расширенные функциональные материалы 2020, doi 10.1002 / adfm.202004766

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/adfm.202004766

Источник: https://liu.se/en