Doping bàn chải polymer với các hạt nano vàng tạo ra một hỗn hợp có thể chuyển đổi làm thay đổi độ dày của nó tùy thuộc vào độ pH. Nghiên cứu của các nhà vật lý tại Đại học Công nghệ Darmstadt trong tạp chí Soft Matter có thể được sử dụng để thiết kế các máy nano hóa học để phân tích chẩn đoán hoặc phân tích môi trường.
Bàn chải polymer là các chuỗi phân tử cao được ghép chặt trên bề mặt. Do lực tĩnh điện, chuỗi kéo dài từ bề mặt và tạo thành một lớp giống như lông có độ dày vài trăm nanomet. Hiện nay, nghiên cứu đã tập trung vào việc thiết kế các hệ thống polymer phản ứng với các kích thích môi trường khác nhau như pH, nhiệt độ hoặc các dấu ấn sinh học cụ thể. Các nhà vật lý tại TU Darmstadt và TU Berlin đã chứng minh lần đầu tiên độ dày của bàn chải polymer có thể được chuyển đổi bằng cách kết hợp các hạt nano vàng nhạy cảm với pH.
Dikran Boyaciyan cho biết: “Sự kết hợp các chuỗi polymer và các hạt nano vàng hứa hẹn, đặc biệt là trong chẩn đoán y học hoặc phân tích môi trường”. Học sinh tiến sĩ 30 tuổi này làm việc trong nhóm "Vấn đề về Mọt liên lạc mềm" do Giáo sư Regin von Kleinzin đứng đầu.
Boyaciyan giải thích: “Công nghệ này vẫn đang trong giai đoạn phát triển ban đầu, và mục tiêu chính là sự tương tác giữa hệ thống polymer và hạt nano có thể được điều chỉnh và hiệu chuẩn trong một môi trường được kiểm soát. Các vật liệu polyme thông minh có thể được sử dụng để báo cáo các chất nano hóa học cho độc tố hoặc tế bào ung thư, theo dõi các thông số của cơ quan hoặc giải phóng ma túy đích vào cơ thể con người.
Boyaciyan đã thử nghiệm hai loại polyme không nhạy cảm với pH để sử dụng lâu dài như một cảm biến: PNIPAM không ion và PMETAC cation. Cái cũ được coi là không phù hợp vì các hạt vàng được rửa sạch khỏi bàn chải ở độ pH cao. Tuy nhiên, trong các bàn chải PMETAC cation, các hạt vàng không bị ảnh hưởng bởi những thay đổi về pH.
Ngoài ra, Boyaciyan đã có thể chứng minh làm thế nào để chuẩn bị một phức hợp chuyển đổi pH đảo ngược từ PMETAC bằng cách kết hợp các hạt nano vàng và cách hoạt động phức tạp của chúng. Trong môi trường có tính axit, các hạt mất điện tích và tương tác hạt-hạt và tương tác giữa các hạt có thể xảy ra. Điều này làm cho bàn chải sưng lên vì chuỗi của nó bị hạn chế.
Ngược lại, một môi trường kiềm tạo ra một điện tích âm trên các hạt và tương tác với một bàn chải tích điện dương được ưu tiên. Sự sụp đổ của dây chuyền khiến lớp bàn chải trở nên mỏng hơn.
Vì sự thay đổi độ dày cũng ảnh hưởng đến thành phần quang phổ của ánh sáng phản xạ, vật liệu này có thể được sử dụng như một chất nano màu. Do kích thước rất nhỏ, nó có thể được kết hợp với microlasers và quang phổ kế, mà trong tương lai có thể được sử dụng trong các hệ thống chip trong phòng thí nghiệm và thậm chí trong tế bào người.
