coreshellpartikkelit

Core-shell-partikkelit ovat nanokokoisia rakenteita, joissa ydin (core) koostuu yhdestä materiaalista ja kuori (shell) toisesta. Tämä kaksikerroksinen rakenne mahdollistaa ydintä ja kuorta hyödyntämällä sekä niiden yhteisten ominaisuuksien hallinnan. Kuoren avulla voidaan suojata ydin, muokata dispersoituvuutta, biokompatibiliteettia sekä vuorovaikutusta ympäristön kanssa, ja samalla säilyttää ytimen ominaisuudet.

Yleisiä yhdistelmiä ovat esimerkiksi metalliytimet (kulta, hopea, rautaoksidi) tai oksidiytimet (silika), joiden ympärille on kasvatettu polymeerikuori tai keraaminen kuori kuten silika. Esimerkkejä ovat kultaydin–silika-kuori sekä rautaoksidiydin–polymeerikuori. Kuoren valinta vaikuttaa pinnan säätöön, stabiliteettiin, biokäyttöihin sekä optisiin tai magneettisiin ominaisuuksiin.

Valmistusmenetelmät jakautuvat siemenkasvatusmenetelmään ja kerroksittain pinnoittamiseen. Siemenkasvatus aloitetaan hallitulla ydinkappaleen muodostamisella ja sen jälkeen kuori kasvatetaan kemiallisin reaktioin. Kerroksittain pinnoittaminen hyödyntää vuorovaikutteisia polymeerikerroksia tai muuta alustaa. Muita tekniikoita ovat emulsiopolymerointi sekä kuoren pinnoitus ydinsta erillisessä vaiheessa.

Ominaisuudet ja karakterisointi vaihtelevat koon, dispersiokyvyn ja pintajännityksen mukaan. Tutkimuksessa käytetään TEM- tai SEM-kuvia ydinten ja kuorien todentamiseen, sekä DLS:ää koon ja dispersian arviointiin. Optiset ja magneettiset ominaisuudet voidaan mitata UV-Vis-spektroskopian tai magnetisen erottelun avulla.

Käyttökohteet kattavat lääketieteen (kohdennettu lääkeannostelu, kuvantaminen), diagnostiikan, katalyytit ja ympäristön puhdistus. Stimulusvakaat kuoret mahdollistavat vapautumisen pH- tai lämpötilamuutoksista. Haasteita ovat tuotannon toistettavuus, kuoren hallittu paksuus, toksisuus ja skaalautuvuus.