Новые методы измерения повышают эффективность и безопасность наночастиц

Исследователи из Университета Орегона использовали высокоточную микроскопию и методы рентгеновского рассеяния, чтобы получить важные данные о применении принципов зелёной химии в нанотехнологиях. Это позволяет повысить выход продукта, улучшить эффективность и значительно сократить отходы, а также снизить потенциальные риски для здоровья человека и окружающей среды.

Химик Джеймс Э. Хатчисон представил результаты своей лаборатории на мартовском собрании Американского физического общества. Оказалось, что простое снижение количества золота (материала, используемого в исследовании) на начальных стадиях процесса роста наночастиц позволяет лучше контролировать их размер.

Это открытие имеет важные последствия. Использование более низких концентраций прекурсора, из которого формируются наночастицы, практически исключает их способность к агрегации и предотвращает появление нежелательного разброса размеров конечного продукта.

"То, что мы увидели, наблюдая за процессом производства с помощью малоуглового рентгеновского рассеяния (SAXS), было удивительно. Мы поняли, что можно снизить концентрацию золота, позволить частицам расти, но при этом заблокировать путь коалесценции или агрегации", — отметил Хатчисон.

Он также обобщил использование в его лаборатории химически модифицированных сеток («умных сеток») в просвечивающей электронной микроскопии для изучения высвобождения наночастиц из обычных предметов, таких как столовое серебро и медные украшения. Эти результаты были подробно описаны в журнале ACS Nano в октябре.

Исследование показало, что все изученные формы серебра производят более мелкие наночастицы, которые могут рассеиваться в окружающей среде, особенно во влажном воздухе, воде и на свету. Вероятно, этот процесс происходил на протяжении всей истории без известных последствий для здоровья.

"Может быть много полезных применений нанотехнологий, но они полезны только в том случае, если общая польза перевешивает вредные последствия для здоровья человека и окружающей среды", — подчеркнул Хатчисон.

Эти новые методы мониторинга и измерения жизненно важны для понимания того, какие модификации возможны в процессах выращивания наночастиц для получения желаемого продукта. Применение принципов зелёной химии, по его словам, помогает обеспечить как эффективность, так и стабильность продукта, что, в свою очередь, снижает риск нежелательного воздействия на окружающую среду или здоровье человека.

Хатчисон является соавтором «белой книги» Американского химического общества «Проблемы и возможности зелёной нанотехнологии» и отчета Национального исследовательского совета «Стратегия исследований в области экологических, медицинских и безопасностных аспектов инженерных наноматериалов». Он также был основателем и директором Инициативы по созданию более безопасных наноматериалов и нанопроизводства (SSNI) в Институте нанонауки и микротехнологий Орегона (ONAMI).