Medición precisa del peso molecular, ahora es posible el tamaño y la densidad de una nanopartícula en un solo procedimiento, gracias a un método de ultracentrifugación, desempolvado por científicos suizos en EPFL.
Aunque las nanopartículas se utilizan en una variedad de dominios, como la medicina, energía solar y fotónica:todavía hay mucho por descubrir. Estableciendo su caracterización completa, incluida la masa, tamaño y densidad, sigue siendo un ejercicio extremadamente complejo, y esto actúa como freno a la investigación en el área. Sin embargo, esta brecha de conocimiento pronto se llenará, gracias al trabajo realizado por el profesor de Constellium Francesco Stellacci y su ayudante estudiante de doctorado Randy Carney, del Laboratorio de Nanomateriales e Interfaces Supramoleculares (SUNMIL). En un artículo reciente en Comunicaciones de la naturaleza , Demuestran que es posible obtener la caracterización completa de una nanopartícula núcleo-capa (el núcleo y la capa externa) utilizando un método muy simple:ultracentrifugación analítica. Este procedimiento de 100 años se ha utilizado anteriormente, en particular, para estudiar el tamaño y la masa de las proteínas. Al aplicar el método a su área de investigación, los científicos de la EPFL se dieron cuenta de los beneficios que podrían obtenerse de su uso.
El núcleo y la cáscara
Hasta aquí, el análisis de todos los parámetros que caracterizan el núcleo, así como los que caracterizan el caparazón de la nanopartícula en una sola operación ha seguido siendo un verdadero desafío. Las nanopartículas son de hecho polidispersas, Lo que significa que, en una muestra, cada uno de ellos tiene diferentes características (tamaño, masa, peso, etc.). "Actualmente, los científicos tienen a su disposición técnicas fiables para caracterizar el núcleo de las nanopartículas. Pero esto requiere cinco o seis procedimientos muy complejos para obtener una caracterización completa ”, agrega Randy Carney. "Al observar la ultracentrifugación analítica, descubrimos un método que nos permite, en un solo proceso, para obtener todos los parámetros requeridos en unas pocas horas ”.
¿Como funciona?
Tecnicamente hablando, el concepto es el siguiente:primero, tienes que diluir las nanopartículas en una solución, y luego poner la solución en una ultracentrífuga analítica, equipado con un sistema de detección óptica que analiza su comportamiento. Entonces es posible, utilizando un proceso informático, para determinar lo que se llama coeficiente de sedimentación. "Cuando los hacemos girar a gran velocidad, las nanopartículas se separan del líquido en diferentes momentos, según su densidad, ”Explica Randy Carney. Por tanto, las partículas más grandes se separan más rápidamente del líquido. Esta observación proporciona una indicación del peso de la partícula, así como su diámetro ”. En paralelo, los científicos se están centrando en otra indicación, generalmente ignorada por la mayoría de los estudios, que se llama coeficiente de difusión de partículas, que se relaciona con la forma en que se propagan a través del líquido. "Este fenómeno, que podemos comparar con una gota de tinta en agua, ocurre incluso cuando el solvente está quieto ".
Usos en la industria
Cuando se usan juntos, El coeficiente de sedimentación y el coeficiente de difusión permiten entonces obtener una caracterización muy precisa tanto del núcleo como de la cáscara de las nanopartículas:es decir, su tamaño, peso, forma y composición. Esta es una información muy importante, cuando consideramos que las propiedades de las nanopartículas (químicas, electrónico, magnéticos, etc.) dependen de todos estos parámetros.
Por el momento, este método solo funciona con nanopartículas esféricas. Sin embargo, debería seguir siendo de interés para los investigadores activos en nanotecnologías, que también puede usarlo para otras nanopartículas, con algunos análisis adicionales. “Las aplicaciones industriales y biológicas también necesitan un método para caracterizar nanopartículas. Este método puede resultar muy útil ”, concluye el profesor Stellacci.
