Nanotechnologia

The Institute for Basic Science (IBS) w Korei Południowej poinformował o opracowaniu nowoczesnej technologii osadzania nanocząstek metalicznych na powierzchni polimerowych nanokapsułek. Naukowcy w swoich badaniach zastosowali pochodną glikourylu o nazwie cucurbit[6]uryl. Ta makrocząsteczka, której strukturę podobną do dyni przedstawiono na rysunku obok, posiada bardzo ciekawe właściwości fizyczne i chemiczne.

Składa się ona z cząsteczek glikourylu (=C4H2N4O2=) połączonych wiązaniami metylenowymi (-CH2-). Atomy tlenu umieszczone wzdłuż brzegów cząsteczek powodują ich zakrzywienie i tym samym utworzenie pustych w środku kapsułek. Struktury te przyciągają uwagę naukowców ze względu na to, iż są zdolne do selektywnego rozpoznawania i przyjmowania innych cząsteczek (organicznych lub nieorganicznych) na zasadzie oddziaływań gość-gospodarz. Cząsteczki cucurbit[6]urylu mogłyby więc pełnić funkcję matrycy do równomiernego osadzania na ich powierzchni nanocząstek metalicznych.

Takie rozwiązanie umożliwiłoby wytwarzanie nanocząstek o określonych wymiarach, a także zapobiegałoby ich zlepianiu się (agregacji). Schemat syntezy nanokapsułek przedstawiono na poniższym rysunku. Do zawiesiny makrocząsteczek cucurbit[6]urylu dodano chloropalladan(II) dipotasu oraz borowodorek sodu, dzięki któremu jonu palladu(II) zostały zredukowane do nanocząstek i osadziły się na powierzchni nanokapsułek.

Nanokapsułki dekorowane nanocząstkami palladu charakteryzowały się wysoką stabilnością (do 6 miesięcy), dyspersyjnością oraz świetnymi właściwościami katalitycznymi szczególnie jeśli chodzi o reakcje podczas których tworzone są wiązania węgiel-węgiel czy węgiel-azot — kluczowe w chemii oragnicznej. Zwykle reakcje te wymagają użycia rozpuszczalników tj. toluen czy heksan, które są toksyczne oraz kosztowne, dlatego dąży się do ich wyeliminowania. Nowa technologia zaproponowana przez badaczy pozwala na zrezygnowanie z nieprzyjaznych środowisku odczynników. Reakcje tworzenia wiązań C-C oraz C-N mogą zachodzić przy obecności katalizatorów metalicznych, które dodatkowo zapewniają dobrą rozpuszczalność w wodzie.

Jak mówi Kimoon Kim z Center for Self-assembly and Complexity w IBS: „Wyniki naszych badań wskazują na wysoką stabilność, dyspersyjność, aktywność katalityczną nanocząsteczek metalicznych, które osadzone na innych podłożach nie wykazywały takich właściwości. To odkrycie jest ważne ze względu na możliwość zastosowania takich struktur w bioobrazowaniu i nanomedycynie.”

Źródła:

http://en.wikipedia.org/wiki/Cucurbituril

http://www.azonano.com/news.aspx?newsID=30494

http://www.ibs.re.kr/en/