Na vzduchu stabilní superparamagnetické kovové nanočástice zachycené v matrici grafenoxidu

U neinteragujících magnetických kovových nanočástic s průměrem menším než 5nm se předpokládá, že by mohly vykazovat superparamagnetické chování. Takové nanočástice je ovšem obtížné připravit, protože jsou za normálních podmínek velmi nestabilní a na vzduchu rychle oxidují. Nedávno však byla zveřejněna naše studie v Nature Communications, ve které byla snaha připravit na vzduchu stabilní kovové nanočástice. Jednalo se například o nanočástice železa, kobaltu a niklu, které byly stabilizovány jejich uchycením mezi dvě vrstvy tepelně redukovaného grafenoxidu (TRGO, thermally reduced graphene oxide). Navíc, lze u nulamocných nanočástic s velikostí od 1 do 6 nm řídit jejich morfologii pomocí koncentrace daného kovu. Zejména práce ukazuje na to, že hybridy železných nanočástic a TRGO s koncentrací 10 hmot. % jsou superparamagnetické při pokojové teplotě a udržující si superparamagnetické vlastnosti až do 5 K. Odpovídající změřená hodnota saturační magnetizace 185 A.m².kg^-1 je jednou z nejvyšších naměřených hodnot pro dosud známé superparamagnety na bázi železa. Dále pak PEG-funkcionalizované Fe/TRGO hybridy vykazovaly zvýšenou koloidní stabilitu a in vitro biokompatibilitu. Ukázalo se, že tyto hybridy by mohly být využity jako T2 negativní kontrastní látka pro MRI, přičemž vlastnosti hybridů jsou v tomto ohledu srovnatelné, často i lepší, než u většiny běžně používaných MRI kontrastních látek. Předpokládá se, že TRGO je obecně využitelný při syntéze nanočástic kovů a jejich slitin (např. FePt nanočástic), přičemž velikost a morfologie připravených nanočástic, je závislá na použitém prekurzoru a jeho koncentraci. Tento přístup by mohl usnadnit vývoj nových technologií využívajících těchto zachycených superparamagnetických nanočástic kovů například pro MRI, cílené dávkování léků, nové energetické materiály (magnetické baterie využívající spinů) nebo pro senzory. TRGO lze požít opakovatelně při přípravě superparamagnetických nanočástic díky snadné magnetické separaci kovových nanočástic. Navíc je tato metoda vhodná i k přípravě derivátů TRGO s čistým povrchem vhodným pro další funkcionalizaci.

Tucek, J.; Sofer, Z.; Bousa, D.; Pumera, M.; Hola, K.; Mala, A.; Polakova, K.; Havrdova, M.; Cepe, K.; Tomanec, O.; Zboril, R. Air-Stable Superparamagnetic Metal Nanoparticles Entrapped in Graphene Oxide Matrix. Nat. Commun. 2016, 7, 12879. DOI: 10.1038/ncomms12879