Son yıllarda, giderek artan teknolojik uygulamalarından dolayı nano-boyutta malzeme sentezlenmesi birçok araştırmacı tarafından yoğun olarak çalışılan araştırma konuları arasında yer almıştır. Boyutları 1-100 nm aralığında olan parçacıklar “nanoparçacıklar” olarak tanımlanmaktadır. Bu malzemeler, kimya, elektronik(1,2), biyomedikal(3,4), ilaç, optik ve kataliz(5) gibi birçok alandaki uygulamalarda önemli yere sahiptirler. Günümüzde nanomalzeme araştırmalarında en hızlı gelişen yapılardan biri çekirdek/kabuk tipi nanoparçacık üretimidir. Son yıllarda bu yapıda nanoparçacıkların üretimine yönelik araştırmalar daha da artmıştır. Çekirdek/kabuk nanoparçacıklar, çekirdek(core) materyalin bir başka materyalle kaplanmasıyla (shell) oluşan nano yapılardır. Çekirdek/kabuk nanoparçacıkları yüzey kimyası ve reaktivitesi, manyetik, elektronik ve optik özellikleri yönünden bulk formlarındaki fiziksel özelliklerine göre çok daha farklı fonksiyonel özellikler gösteren malzemelerdir. Çekirdek/kabuk yapısındaki malzemelerde ortaya çıkan farklı fiziksel özellikler, bazen ya çekirdek ya da kabuk malzemelerin her birinin kendi özelliklerinden oldukça farklı olabilmektedir. İki farklı özelliğe sahip çekirdek ve kabuğun deney esnasında kalınlık oranları değiştirildiğinde, oluşan yeni yapı farklı fiziksel özellikler gösterebilir(6). Kabuk malzemesinin kaplanması çekirdek malzemesinin kimyasal kararlılığını arttırılabilir. Sonuç olarak, çekirdek/kabuk nanoparçacıklarının sentezlenmesinde kullanılan farklı özelliklere sahip malzemelerin kendi karakteristik özelliklerinin yanı sıra yeni fiziksel özellikler ortaya çıkmaktadır.
Nanoparçacıklar sahip oldukları boyutları nedeniyle parçacıklarda kümelenme ve düşük kararlılık gibi olumsuz etkiler ortaya çıkmaktadır. Bu olumsuzlukları engellemek amacıyla kabuk kısmı ortamda kararlı kalmasını sağlayacak bir madde ile de kaplanabilmektedir. Bu nedenle çekirdek/kabuk yapıyı oluşturan nanoparçacıkların termal ve kimyasal kararlılığının artmasının yanı sıra, nanoparçacıkların çözünürlüğünü geliştirmekte ve başka moleküllerle daha kolay bir şekilde birleşmesini sağlamaktadır. Çekirdeği oluşturan malzemenin kabuk ile kaplanması sonucu sunduğu bir diğer avantaj çekirdeği oluşturan materyalin yükseltgenmesinide önlemesidir. Çekirdek/kabuk malzemelerle üretilen cihazların enerji gereksinimini azaltmaya yardımcı olan çekirdek/kabuk nanoparçacıkları ekonomik açıdan da büyük önem taşımaktadır(7).
Çekirdek/kabuk yapılar inorganik ve organik olmak üzere iki grupta sınıflandırılabilir. Çekirdek/kabuk nanoparçacık yapıda, parçacıktaki çekirdek ya da kabuk malzemeleri ya inorganik ya da organik malzemelerden yapılmıştır. Malzeme özellikleri ile ilgili olarak, çekirdek/kabuk nanoparçacıklar dört ana gruba ayrılabilir(7).
- inorganik / organik
- inorganik / inorganik
- organik / inorganik
- organik/ organik
İnorganik/inorganik çekirdek/kabuk nanoyapılarda hem çekirdek hem de kabuk, inorganik maddelerden (yarı iletken, metal veya metal oksitleri) oluşur. Sentezlerde en çok metaller, yarı iletkenler ya da lantanit nanoparçacıkları kullanılır. Organik/inorganik çekirdek/kabuk nanoyapılarda çekirdek bir organik malzeme, kabuk ise inorganik bir malzemedir. Ayrıca, çekirdeğin inorganik bir malzeme, kabuğun organik ya da polimerik bir malzemeye sahip olduğu çekirdek-kabuk yapılar da olabilir. İnorganik çekirdek-kabuk yapıları uygulamalarda biyolojik olarak daha uyumlu olduğu için daha çok tercih edilmektedir. Yukarıda da belirtildiği gibi çekirdek/kabuk nanoparçacıklar çeşitli endüstri dallarında geniş uygulama alanları bulmaktadır. Özellikle metal çekirdek/kabuk nanoparçacıklar makine, inşaat, elektronik, biyomedikal ve kimya endüstrilerinde önemli ölçüde kullanılmaktadır. Nanoparçacıklar, çevre özelliklerindeki çok küçük değişmelere karşı yüksek ve hızlı duyarlığa sahiptirler. Bundan dolayı katalizör, modifiye edici, termal ve mekanik özellikleri artırıcı sensör materyaller olarak da kullanılmalarının yanı sıra biyomedikal uygulamalarda büyük öneme sahiptirler. Magnetik Nano-Parçacıklar (MNP), manyetik rezonans görüntüleme, ilaçların korunması, biyo-işaretleyici, hücre etiketleme, hedefli ilaç dağıtımı, katı tümörler ve kontrast ajanlarının hipertermi tedavisi ve organ nakli gibi çeşitli biyomedikal uygulamalar için önem taşımaktadır.
KAYNAKLAR
(1) Hoener, C. F.; Allan, K. A.; Bard, A. J.; Campion, A.; Fox, M. A.;Malluok, T. E.; Webber, S. E.; White, J. M. J. Phys. Chem. 1992, 96, 3812
(2) Kortan, A. R.; Hull, R.; Opila, R. L.; Bawendi, M. G.; Steigerwald,M. L.; Carroll, P. J.; Brus, L. E. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 1327.
(3) Balakrishnan, S.; Bonder, M. J.; Hadjipanayis, G. C. J. Magn. Magn. Mater. 2009, 321, 117.
(4) Salgueiri~no-Maceira, V.; Correa-Duarte,M. A. Adv. Mater. 2007, 19, 4131.
(5) Daniel, M. C.; Astruc, D. Chem. Rev. 2004, 104, 293
(6) Oldenberg, S. J.; Averitt, R. D.; Westcott, S. L.; Halas, N. J. Chem. Phys. Lett. 1998, 288, 243.
(7) Rajib Ghosh C. And Santanu P.,“Core/Shell Nanoparticles: Classes, Properties, Synthesis Mechanisms, Characterization, and Applications” Chem. Rev. 2012, 112, 2373–2433.
