Los ingenieros de procesos de la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) han desarrollado un método para determinar el tamaño y la forma de las nanopartículas en dispersiones considerablemente más rápido que nunca. Basado en nanobarras de oro, demostraron que las distribuciones de longitud y diámetro se pueden medir con precisión en un solo paso en lugar de la complicada serie de imágenes microscópicas electrónicas que se han necesitado hasta ahora. Se utilizan nanopartículas de metales preciosos, por ejemplo, como catalizadores y agentes de contraste para el diagnóstico de cáncer.

En la Edad Media, se utilizaron partículas de oro para crear vibrantes colores rojo y azul, por ejemplo, para ilustrar escenas bíblicas en vidrieras. Este efecto es causado por la interacción entre los campos electromagnéticos de la luz entrante con los electrones en el metal, que vibran colectivamente. Las nanopartículas de oro o plata son de interés para aplicaciones modernas en biotecnología y como catalizadores. mientras que sus propiedades ópticas se aplican en la tecnología de imágenes médicas, donde actúan como agente de contraste para el diagnóstico de tumores. Las partículas se sintetizan especialmente para diversos fines, como sus propiedades dependen de su tamaño, forma, superficie, estructura interna y composición.

El seguimiento de este proceso de síntesis es muy complejo:si bien es relativamente sencillo determinar el tamaño de las nanopartículas mediante técnicas de medición óptica, Es necesario analizar un gran número de imágenes microscópicas electrónicas en un proceso detallado y que requiere mucho tiempo antes de poder determinar la forma de la partícula. Esto dificulta el desarrollo de nuevos métodos de fabricación y procesamiento, ya que se necesitan medidas que requieren mucho tiempo para realizar un seguimiento de cualquier cambio en el tamaño o las propiedades de las partículas.

Determinar el tamaño y la forma en un solo paso

Junto con los grupos de trabajo del campo de las matemáticas dirigidos por el Dr. Lukas Pflug y el Prof.Dr. Michael Stingl, y fisicoquímica, dirigido por la Prof. Dra. Carola Kryschi, Los ingenieros de procesos de FAU, dirigidos por Simon Wawra y el Prof. Dr. Wolfgang Peukert, han desarrollado un nuevo método para medir la distribución de longitud y diámetro de nanovarillas de oro plasmónicas en un solo experimento.

En un primer paso las partículas se dispersan en agua en un baño ultrasónico, donde se hunden mediante centrifugación. Al mismo tiempo, son apuntados con destellos de luz, y sus propiedades espectrales registradas usando un detector. "Al combinar la óptica de absorción de múltiples longitudes de onda y la ultracentrifugación analítica, pudimos medir las propiedades ópticas y sedimentarias de las nanobarras simultáneamente, "explica el Prof. Dr. Wolfgang Peukert. Los investigadores basaron su método de análisis en el hecho de que tanto la velocidad de sedimentación como la fuerza de absorción de la luz dependen del diámetro y la longitud de las nanovarillas". La distribución de la longitud, diámetro, relación de aspecto, La superficie y el volumen se pueden derivar directamente como resultado, "explica Wolfgang Peukert.

El método desarrollado en FAU no se limita a nanopartículas de metales preciosos. Se puede utilizar en varios materiales plasmónicamente activos y también se puede extender a otras formas geométricas. Durante la síntesis, Las partículas en forma de esfera se crean al mismo tiempo que las nanobarras, y también se puede medir con precisión su distribución y porcentaje en masa en la muestra. Peukert:"Nuestro nuevo método permite un análisis exhaustivo y cuantitativo de estos sistemas de partículas tan interesantes. Creemos que nuestro trabajo contribuirá a poder caracterizar las nanopartículas plasmónicas de forma rápida y fiable durante la síntesis y en una serie de aplicaciones".