Gold-Nanopartikel an der Luft-Wasser-Grenzfläche können ihre Anordnung dynamisch verändern – je nach Temperatur und mechanischem Druck. Ein Forschungsteam der Tohoku University hat diesen flüssigkeitsähnlichen Verhalten erstmals beobachtet und damit einen neuen Weg für adaptive Nanomaterialien aufgezeigt.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um Dr. Rina Sato und Professor Kiyoshi Kanie synthetisierten Gold-Nanopartikel, die mit zwei unterschiedlichen organischen Molekülen beschichtet waren: temperaturresponsiven dendritischen Flüssigkristall-Molekülen und einfachen linearen Liganden. Bei Raumtemperatur bildeten die Partikel isolierte inselartige Strukturen. Mit steigender Temperatur ordneten sie sich zu kettenförmigen und schließlich netzartigen Mustern an (bei etwa 40 °C). Bei mechanischer Kompression kehrten die Strukturen wieder zu inselartigen Domänen zurück.

Mithilfe von Röntgenmessungen am DESY-Synchrotron in Hamburg konnte das Team den Mechanismus aufklären: Die beiden Oberflächenmoleküle verteilen sich spontan neu auf der Nanopartikel-Oberfläche. Dadurch ändert sich die scheinbare Symmetrie der Partikel, was zu großflächigen strukturellen Umordnungen führt.

„Diese Arbeit zeigt, wie winzige molekulare Veränderungen zu dramatischen strukturellen Transformationen in Nanopartikelsystemen führen können“, erklärte Professor Kanie. Die Forscher sehen darin einen neuen Ansatz für „smarte“ und adaptive Materialien, die auf Umweltreize reagieren.

Mögliche Anwendungen reichen von temperaturresponsiven Oberflächen über Mikrofluidik-Systeme bis hin zu biomedizinischen Anwendungen, wie etwa drug-delivery-Systemen, die auf lokale Temperaturunterschiede (z. B. in Tumoren) reagieren.

Die Studie wurde am 1. Mai 2026 in der Fachzeitschrift Journal of the American Chemical Society veröffentlicht.

Original Paper:

Temperature- and Pressure- Induced Ligand Anisotropy Drives Structural Reorganization of Dendronized Gold Nanoparticle Monolayers

Authors: Rina Sato, Joshua Reed, Emanuel Schneck, Kiyoshi Kanie

Journal: Journal of the American Chemical Society

DOI: 10.1021/jacs.5c22437

Redaktion: X-Press Journalistenbüro GbR

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