Решить большую проблему измерения крошечных наночастиц

Крошечные наночастицы играют гигантскую роль в современной жизни, даже если большинство потребителей не знают о своем присутствии. Они обеспечивают необходимые ингредиенты в солнцезащитных лосьонов, предотвратить грибок от потливости ног в носках, и бороться с микробами на бинты. Они улучшают цвет популярные конфеты и сохранить сахарную пудру на пончики пудровый. Они используются даже в современных препаратов, которые предназначены для определенных типов клеток в лечении рака.

Когда химики анализируют образец, однако, очень трудно измерить размеры и количество этих частиц, которые часто в 100 000 раз меньше толщины листа бумаги. Технология предлагает много вариантов для оценки наночастиц, однако эксперты не достигли консенсуса по какая техника лучше.

В новый документ из Национального института стандартов и технологий (NIST) и сотрудничающих учреждений, исследователи пришли к выводу, что измерение спектра размеров наночастиц — а не только средний размер частиц, является оптимальной для большинства применений.

«Кажется, простой выбор», — сказал НИСТ Элайджа Петерсен, ведущий автор статьи, которая была опубликована сегодня в области экологической науки: нано. «Но это может иметь большое влияние на исход вашей оценке».

Как и многие вопросы измерения, точность является ключевым фактором. Воздействием определенного количества некоторых наночастиц может иметь негативные последствия. Фармацевтические исследователи часто нуждаются в точности для максимальной эффективности препарата. И ученые-экологи должны знать, например, сколько наночастиц золота, серебра или титана потенциально может вызвать опасность для живых организмов в почве или воде.

Используя наночастицы более чем нужен в продукте, из-за несогласованных измерений также могут тратить деньги для производителей.

Хотя они могут звучать сверхсовременное, наночастицы не являются ни новой, ни исключительно на высокотехнологичных производственных процессов. Наночастицы-это очень просто субмикроскопических частиц, который составляет менее 100 Нм, по крайней мере один из его размеров. Можно было бы разместить сотни тысяч их на булавочной головке. Они увлекательны для исследователей, поскольку многие материалы действуют по-разному в нанометровом масштабе, чем это делается в больших масштабах, и наночастицы могут быть сделаны, чтобы сделать много полезных вещей.

Наночастицы были в обиходе еще со времен Древней Месопотамии, когда керамике используются очень мелкие кусочки металла для украшения вазочек и других сосудов. В четвертом веке в Риме, стеклодувам земли металл на мельчайшие частицы, чтобы изменить цвет своих изделий при различном освещении. Эти методы были забыты на некоторое время, но вновь в 1600-х годов находчивые производители для снова стеклоделия. Тогда, в 1850-х годах, ученый Майкл Фарадей широко изучаются способы использования различных видов промывных смесей изменение производительности частицы золота.

Современные исследования наночастиц быстро продвигались в середине 20 века из-за технологических инноваций в оптике. Будучи в состоянии видеть отдельные частицы и изучать их поведение, расширяет возможности для экспериментов. Однако наибольшие успехи пришли после экспериментальной нанотехнологии снял в 1990-х годах. Вдруг, поведения одиночных частиц золота и многих других веществ могла бы быть внимательно изучены и манипулировать. Открытия о том, что небольшое количество вещества, будет отражать свет, поглощать свет, или изменения в поведении были многочисленными, что приводит к включению наночастиц на многие другие продукты.

Дебаты, последовавшие об их измерение. При оценке реакции клеток или организмов к наночастицам, некоторые исследователи предпочитают измерять концентрации частиц (иногда называют PNCs учеными). Многие находят PNCs сложным, поскольку дополнительные формулы должны быть использованы при определении окончательного измерения. Другие предпочитают измерения массы или концентрации, площади поверхности.

PNCs часто используются для определения металлов в химии. Ситуация для наночастиц существенно более сложным, однако, чем растворенных органических или неорганических веществ, поскольку в отличие от растворенных химических веществ, наночастицы могут прийти в самых разных размеров и иногда слипаются при добавлении к материалам проверки.

«Если у вас есть растворенный химикат, он всегда будет иметь такую же молекулярную формулу, по определению», — говорит Петерсен. «Наночастицы не просто, однако есть определенное количество атомов. Некоторые из них будут 9 нанометров, будет какой-то 11, кто-то может быть 18, и некоторые из них могут быть 3.»

Проблема в том, что каждая из этих частиц может быть выполняя важную роль. В то время как простая оценка количества частиц, прекрасно подходит для некоторых промышленных применений, терапевтических применений требуют гораздо более надежные измерения. В случае лечения рака, например, каждой частице, независимо от того, насколько большой или маленький, могут доставлять необходимое противоядие. И так же, как и при любом другом виде дозировка, наночастицы дозировка должна быть точной для того, чтобы быть безопасным и эффективным.

Используя диапазон размеров частиц для расчета ПНС зачастую будет наиболее полезным в большинстве случаев, говорит Петерсен. Распределение по размеру не использовать среднее или среднее число, но отмечает полное распределение размеров частиц, так что формулы могут использоваться, чтобы эффективно обнаружить, сколько частиц в образце.

Но независимо от того, какой используется подход, исследователи должны принять к сведению ее в своих работах, ради сопоставимости с другими исследованиями. «Не думайте, что разные подходы дают тот же результат», — сказал он.

Петерсен добавил, что он и его коллеги были удивлены тем, насколько покрытий с наночастицами могут повлиять на измерения. Некоторые покрытия, отметил он, могут иметь положительный электрический заряд, вызывая слипания.

Петерсен работал в сотрудничестве с исследователями из федеральных лабораторий в Швейцарии, и с учеными 3М, который уже сделал много измерений наночастиц для использования в промышленных установках. Исследователи из Швейцарии, как и в большей части остальной Европы, стремятся узнать больше об измерении наночастиц, потому что PNCs требуется во многих нормативных ситуациях. Там не было много информации о том, какие методы являются лучшими или более вероятно, дают наиболее точные результаты во многих приложениях.

«До сих пор мы даже не знаем, если мы могли бы найти соглашение между лабораториями о концентрации число частиц», — говорит Петерсен. «Они являются сложными. Но теперь мы начинаем видеть, как это можно сделать».