Tutkijat loivat nanopartikkeleista materiaalin, joka voi auttaa muun muassa havaitsemaan antibiootteja vedestä

Kansainvälinen tutkijaryhmä on Aalto-yliopiston johdolla kehittänyt uudentyyppisen vahvan ja joustavan kaksiulotteisen (2D-) kalvon. Keksintö voi osoittautua merkittäväksi esimerkiksi puettavan elektroniikan kehittämisessä sekä antibioottien jäännösten havaitsemisessa vedestä.

Kaksiulotteiset materiaalit ovat joko yhden tai muutaman atomin paksuisia, ultraohuita mutta lujia materiaaleja. Tutkijat ja teollisuus ovat viime vuosina kiinnostuneet erityisesti nanopartikkelipohjaisista 2D-materiaaleista, joiden odotetaan nousevan avainasemaan esimerkiksi seuraavan sukupolven tietojenkäsittelyssä. Kaupallisiin sovelluksiin on kuitenkin vielä matkaa, koska riittävän ja laadultaan tasaisen materiaalimäärän tuottaminen on ollut haastavaa.

Tampereen yliopiston tenure track -professorin ja Aalto-yliopiston dosentin Nonappan johtama tutkimusryhmä on nyt pystynyt valmistamaan metallinanopartikkeleista suuren yksikerroksisen 2D-kalvon, joka vastaa näihin haasteisiin. Tulokset julkaistiin 2. elokuuta 2022 Small-lehdessä.

"Kalvomme on mekaanisesti kestävä ja se voidaan siirtää mille tahansa alustalle. Valmistustapamme mahdollistaa nopean, skaalautuvan ja tehokkaan laajojen ultraohuiden kalvojen valmistuksen”, Nonappa sanoo.

Materiaalin valmistuksessa käytettiin räätälöityjä, tarkasti määritellyn molekyylirakenteen hopeananopartikkeleita. Tutkijatohtori Alessandra Griffo Saarlandin yliopistosta kertoo, että kalvon joustavuus saattaa tehdä siitä hyödyllisen muun muassa puettavassa elektroniikassa ja näytöissä käytettävien joustavien transistorien sekä tallennusvälineiden kehittämisessä.

"Osoitimme kokeellisesti kalvon mekaaniset ominaisuudet, jotka ovat helposti toistettavia ja siten luotettavia."

Tutkimusryhmä on selvittänyt myös kehittämänsä materiaalin soveltuvuutta veden antibioottipitoisuuden tutkimiseen. Nanopartikkelikalvo toimii alustana, jolle vesinäyte laitetaan, minkä jälkeen sitä voidaan tutkia Raman-spektroskopiaksi kutsutulla tehokkaalla analyysimenetelmällä.

"Näin voimme luotettavasti havaita vedestä erittäin pieniäkin antibioottipitoisuuksia”, kertoo tutkijatohtori Anirban Som Aalto-yliopistosta.

Seuraavaksi tiimi tutkii, miten sen kehittämät valmistusmenetelmät toimivat muiden nanopartikkelien kanssa. Tarkoitus on hyödyntää tuloksia esimerkiksi ihoa jäljittelevissä materiaaleissa.

Tutkimuksessa mukana ovat olleet Nonappan tutkijaryhmä Tampereen yliopistosta, T. Pradeepin tutkijaryhmä IIT Madrasista, Olli Ikkalan ryhmä Aalto-yliopistolta sekä Karin Jacobsin ryhmä Saarlandin yliopistolta. Tutkimus liittyy Suomen Akatemian Fotoniikan tutkimuksen ja innovaatioiden lippulaivaan (PREIN) sekä LIBER-huippuyksikköön.

Yhteystiedot

Nonappa
Tenure track -professori, dosentti
Tampereen yliopisto, Aalto-yliopisto
nonappa@aalto.fi 
+358 5047 28897