دوپینگ برس پلیمری با نانوذرات طلا به یک کامپوزیت قابل تغییر تبدیل می شود که ضخامت آن بسته به pH تغییر می کند. تحقیقات توسط فیزیکدانان در دانشگاه صنعتی درهمستت در مجله Soft Matter می تواند برای طراحی نانوسنسورهای شیمیایی برای تجزیه و تحلیل های تشخیصی یا محیطی استفاده شود.
برس های پلیمری، زنجیرهای ماکرومولکولی هستند که در سطح پراکنده اند. با توجه به نیروی الکترواستاتیک، زنجیره از سطح می رسد و یک لایه خز مانند با ضخامت چند صد نانومتر تشکیل می دهد. در حال حاضر، تحقیقات بر روی طراحی سیستم های پلیمری که به محرک های محیطی مختلف مانند pH، دما و زیست سنج های خاص پاسخ می دهند، متمرکز شده است. فیزیکدانان TU Darmstadt و TU Berlin برای اولین بار نشان دادند چگونه ضخامت برس های پلیمری را می توان با ترکیب نانوذرات طلا حساس به pH تغییر داد.
دیکران بویاقیان گفت: "ترکیبی از زنجیره های پلیمری و نانوذرات طلا امیدوار کننده است، به خصوص در تشخیص پزشکی و یا تجزیه و تحلیل زیست محیطی. دانشجوی دکترا 30 ساله در گروه "نرم فاکتور نرمال" به ریاست پروفسور رجین فون کلینزین کار می کند.
بوایقیان توضیح داد: "این تکنولوژی هنوز در مراحل اولیه توسعه قرار دارد و هدف اصلی این است که چگونه تعامل بین سیستم پلیمری و نانوذرات را می توان در محیط کنترل شده تنظیم و کالیبراسیون کرد." مواد پلیمری هوشمند می تواند برای گزارش نانوسنسورهای شیمیایی برای سموم یا سلول های سرطانی، نظارت بر پارامترهای ارگانیسم یا انتشار مواد مخدر در بدن انسان استفاده شود.
Boyaciyan دو نوع پلیمر حساس به pH را برای استفاده طولانی مدت آن به عنوان یک سنسور آزمایش کرد: PNIPAM غیر منحصر به فرد و PMETAC کاتیونی. نخستین مورد نامناسب است زیرا ذرات طلا از روی برس با pH بالا شسته شده است. با این حال، در برس های کاتیونی PMETAC، ذرات طلا تحت تاثیر تغییرات pH نیستند.
علاوه بر این، Boyaciyan قادر به نشان دادن چگونگی آماده سازی یک مجموعه سوئیچ برگشت پذیر PH از PMETAC با استفاده از نانوذرات طلا و نحوه تشکیل پیچیده آن است. در محیط اسیدی، ذرات از دست دادن شار و تعامل ذرات ذره و تعامل ذره و قلم مو رخ می دهد. این باعث می شود که قلم مو به وجود بیفتد زیرا زنجیره آن کمتر محدود است.
در مقابل، یک محیط قلیایی، باعث ایجاد بار منفی در ذرات می شود و تعامل با یک قلم مو با فشار مثبت ترجیح داده می شود. سقوط زنجیره باعث می شود که لایه برس به نازک تر شود.
از آنجا که تغییر ضخامت نیز بر ترکیب طیفی نور منعکس تاثیر می گذارد، ماده می تواند به عنوان یک نانوسنسور رنگی استفاده شود. با توجه به اندازه آن بسیار کوچک، ممکن است به میکرالاسرها و اسپکترومترها متصل شود، که در آینده می تواند در سیستم های تراشه آزمایشگاهی و حتی در سلول های انسانی مورد استفاده قرار گیرد.
