Mae cwmpasu'r brwsh polymer â nanopartynnau aur yn arwain at gyfansawdd switchable sy'n newid ei drwch yn dibynnu ar y pH. Gellir defnyddio ymchwil gan ffisegwyr yn y Brifysgol Technoleg Darmstadt yn y cylchgrawn Soft Matter i ddylunio nanosensors cemegol ar gyfer dadansoddiad diagnostig neu amgylcheddol.
Mae brwsys polymer yn gadwyni macromolecwlaidd sy'n cael eu graeanu'n ddwys ar yr wyneb. Oherwydd y grym electrostatig, mae'r gadwyn yn ymestyn o'r wyneb ac yn ffurfio haen tebyg i ffwr, gyda thwf o gannoedd o nanometrau. Ar hyn o bryd, mae ymchwil wedi canolbwyntio ar ddylunio systemau polymerau sy'n ymateb i ysgogiadau amgylcheddol amrywiol megis pH, tymheredd neu biomarcwyr penodol. Dangosodd ffisegwyr yn TU Darmstadt a TU Berlin am y tro cyntaf sut y gellir troi trwch brwsys polymer trwy gyfuno nanopartynnau aur sensitif pH.
"Mae'r cyfuniad o gadwyni polymerau a nanopartynnau aur yn addawol, yn enwedig mewn diagnosteg meddygol neu ddadansoddiad amgylcheddol," meddai Dikran Boyaciyan. Mae'r myfyriwr doethurol 30 mlwydd oed yn gweithio yn y grŵp "Interfacial Soft Matter" dan arweiniad yr Athro Regin von Kleinzin.
"Mae'r dechnoleg hon o hyd yn y cyfnodau cynnar o ddatblygiad, a'r prif nod yw sut y gellir addasu'r rhyngweithio rhwng y system polymerau a'r nanopartynnau a'u calibro mewn amgylchedd rheoledig," esboniodd Boyaciyan. Gellir defnyddio deunyddiau polymer smart i adrodd am nanosensyddion cemegol ar gyfer tocsinau neu gelloedd canser, monitro paramedrau organ neu ryddhau cyffuriau targed i'r corff dynol.
Bu Boyaciyan yn profi dau fath o bumymerau pH-ansensitif ar gyfer ei ddefnydd hirdymor fel synhwyrydd: PNIPAM an-ionig a PMETAC cationig. Ystyrir bod y cyntaf yn anaddas oherwydd bod y gronynnau aur yn cael eu golchi i ffwrdd o'r brwsh mewn pH uchel. Fodd bynnag, mewn brwsys PMETAC cationig, ni chaiff newidiadau mewn pH eu heffeithio gan ronynnau aur.
Yn ogystal, roedd Boyaciyan yn gallu dangos sut i baratoi cymhleth newid pH gwrthdroadwy o PMETAC trwy ymgorffori nanoparticles aur a sut mae eu ffurfio cymhleth yn gweithio. Mewn amgylchedd asidig, mae'r gronynnau'n colli tâl ac mae rhyngweithiadau gronynnau gronynnau a rhyngweithio gronynnau gronyn yn digwydd. Mae hyn yn achosi'r brwsh i chwyddo oherwydd nad yw ei gadwyn yn llai cyfyngedig.
Mewn cyferbyniad, mae amgylchedd alcalïaidd yn creu tāl negyddol ar y gronynnau ac mae'n well gan ryngweithio â brwsh a godir yn gadarnhaol. Mae cwymp y gadwyn yn achosi'r haen brwsh i ddod yn deneuach.
Gan fod yr amrywiad trwch hefyd yn effeithio ar gyfansoddiad sbectol y golau adlewyrchiedig, gellir defnyddio'r deunydd fel nanosensor liwimetrig. Oherwydd ei faint bach iawn, gellir ei glymu i ficrolasers a sbectromedrau, y gellir eu defnyddio yn y dyfodol mewn systemau sglodion labordy a hyd yn oed mewn celloedd dynol.
