(Phys.org) —Dans un accord scientifique deux pour un, Les chercheurs de Cornell ont créé des nanoparticules à compartiments qui peuvent transporter deux médicaments différents ou plus vers la même cible. Pendant ce temps, la même technologie est appliquée aux piles à combustible, où les catalyseurs peuvent être transformés en structures poreuses pour exposer plus de surface.

Ulrich Wiesner, le professeur Spencer T. Olin de science et génie des matériaux, a peaufiné la chimie "sol-gel" utilisée pour auto-assembler les particules de silice poreuse, le faisant changer de vitesse à mi-chemin d'une réaction, et créer ce qui équivaut à deux ou plusieurs nanoparticules différentes réunies. La découverte a été rapportée dans le numéro du 19 avril de Science . Wiesner est auteur principal.

"C'est la première fois que je me rends compte que les formes des particules ont été contrôlées, " A déclaré Wiesner. " Les produits jusqu'à présent sont des particules assez simples avec deux ou trois compartiments qui ressemblent un peu à des versions minuscules d'une station spatiale avec des habitats saillants, mais les méthodes pourraient être étendues pour créer des structures beaucoup plus complexes, " il a dit.

La découverte était en partie fortuite. En fabriquant des nanoparticules ordinaires, les scientifiques ont vu une petite fraction avec des bras hexagonaux sortir des faces cubiques. Ils ont cherché à comprendre les contrôles.

Wiesner et son équipe de recherche présentent leurs résultats dans Science comme « Nanoparticules de silice mésoporeuse à plusieurs compartiments avec des formes ramifiées :un mécanisme de croissance épitaxiale ». Les autres chercheurs comprennent les premiers auteurs Teeraporn Suteewong, MME. '09, doctorat 'dix, et étudiant diplômé Hiroaki Sai; étudiant diplômé Robert Hovden; David Muller, professeur de physique appliquée et d'ingénierie; Sol M. Gruner, professeur de physique; et Michelle Bradbury, MARYLAND., Centre commémoratif du cancer de Sloan-Kettering.

Le starter du procédé est un mélange d'organosilanes, molécules complexes construites autour d'atomes de carbone et de silicium. Les organosilanes sont des tensioactifs, semblable au savon, ce qui signifie qu'une extrémité de la molécule aime se rapprocher de l'eau, tandis que l'autre extrémité essaie de rester à l'écart. Donc, dans l'eau, les molécules sont poussées ensemble et se lient, tout comme les molécules de savon se lient pour former la peau d'une bulle de savon. Ici, ils assemblent un réseau tridimensionnel qui se développe pour former des particules de quelques centaines de nanomètres de diamètre, rempli de pores d'un ou deux nanomètres qui pourraient être remplis d'un autre matériau. (Un nanomètre est un milliardième de mètre, environ la longueur de trois atomes d'affilée.) La forme des pores dépend, entre autres, sur le pH, ou l'acidité, de la solution.

Les chercheurs ont ajouté de l'acétate d'éthyle, un produit chimique qui se décompose dans l'eau, dans le processus rendant la solution plus acide. Au début, les organisilanes forment un réseau de minuscules cubes qui se rejoignent en particules quelque peu cubiques, aux coins arrondis. Au fur et à mesure que l'acidité augmente, le réseau devient hexagonal, construire un cylindre grossier, et des cylindres à base d'hexagone commencent à se développer sur les faces des cubes. Le nombre de cylindres et leur longueur peuvent être contrôlés par la synchronisation du processus et la concentration d'acétate d'éthyle.

"Les travaux précédents portaient sur la façon de contrôler la structure des pores, " Wiesner a déclaré. "Ici, nous utilisons la structure des pores pour contrôler la forme."

Dans un indice pour l'avenir, les chercheurs ont pu connecter deux ou trois cubes avec des ponts cylindriques entre eux, peut-être le début d'un réseau nanométrique de cubes et de tubes. « Nous avons appris à changer les conditions de croissance. Si nous pouvons revenir en arrière, nous pourrions peut-être développer toutes sortes d'architectures géniales, " a déclaré Wiesner.