Nanotechnology in the food industry I: applications

Nanotechnology is a multidisciplinary science that is having a boom today, providing new products with attractive physicochemical properties for many applications. In agri/feed/food sector, nanotechnology offers great opportunities for obtaining products and innovative applications for agriculture and livestock, water treatment and the production, processing, storage and packaging of food. To this end, a wide variety of nanomaterials, ranging from metals and inorganic metal oxides to organic nanomaterials carrying bioactive ingredients are applied. This review shows an overview of current and future applications of nanotechnology in the food industry. Food additives and materials in contact with food are now the main applications, while it is expected that in the future are in the field of nano-encapsulated and nanocomposites in applications as novel foods, additives, biocides, pesticides and materials food contact.

Surface-Enhanced Raman Spectroscopy as a Probe of the Surface Chemistry of Nanostructured Materials

Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) is now widely used as a rapid and inexpensive tool for chemical/biochemical analysis. The method can give enormous increases in the intensities of the Raman signals of low-concentration molecular targets if they are adsorbed on suitable enhancing substrates, which are typically composed of nanostructured Ag or Au. However, the features of SERS that allow it to be used as a chemical sensor also mean that it can be used as a powerful probe of the surface chemistry of any nanostructured material that can provide SERS enhancement. This is important because it is the surface chemistry that controls how these materials interact with their local environment and, in real applications, this interaction can be more important than more commonly measured properties such as morphology or plasmonic absorption. Here, the opportunity that this approach to SERS provides is illustrated with examples where the surface chemistry is both characterized and controlled in order to create functional nanomaterials.

Investigations on the structural, optical and magnetic properties of nanostructured cerium oxide in pure and doped forms and its polymer nanocomposites

In recent years, nanoscience and nanotechnology has emerged as one of the most important and exciting frontier areas of research interest in almost all fields of science and technology. This technology provides the path of many breakthrough changes in the near future in many areas of advanced technological applications. Nanotechnology is an interdisciplinary area of research and development. The advent of nanotechnology in the modern times and the beginning of its systematic study can be thought of to have begun with a lecture by the famous physicist Richard Feynman. In 1960 he presented a visionary and prophetic lecture at the meeting of the American Physical Society entitled “there is plenty of room at the bottom” where he speculated on the possibility and potential of nanosized materials. Synthesis of nanomaterials and nanostructures are the essential aspects of nanotechnology. Studies on new physical properties and applications of nanomaterials are possible only when materials are made available with desired size, morphology, crystal structure and chemical composition. Cerium oxide (ceria) is one of the important functional materials with high mechanical strength, thermal stability, excellent optical properties, appreciable oxygen ion conductivity and oxygen storage capacity. Ceria finds a variety of applications in mechanical polishing of microelectronic devices, as catalysts for three-way automatic exhaust systems and as additives in ceramics and phosphors. The doped ceria usually has enhanced catalytic and electrical properties, which depend on a series of factors such as the particle size, the structural characteristics, morphology etc. Ceria based solid solutions have been widely identified as promising electrolytes for intermediate temperature solid oxide fuel cells (SOFC). The success of many promising device technologies depends on the suitable powder synthesis techniques. The challenge for introducing new nanopowder synthesis techniques is to preserve high material quality while attaining the desired composition. The method adopted should give reproducible powder properties, high yield and must be time and energy effective. The use of a variety of new materials in many technological applications has been realized through the use of thin films of these materials. Thus the development of any new material will have good application potential if it can be deposited in thin film form with the same properties. The advantageous properties of thin films include the possibility of tailoring the properties according to film thickness, small mass of the materials involved and high surface to volume ratio. The synthesis of polymer nanocomposites is an integral aspect of polymer nanotechnology. By inserting the nanometric inorganic compounds, the properties of polymers can be improved and this has a lot of applications depending upon the inorganic filler material present in the polymer.

Coordination of phosphido-boratabenzene ligands to transition metals

Environ 90% des composés produits industriellement sont fabriqués à l’aide de catalyseurs. C’est pourquoi la conception de catalyseurs toujours plus performants pour améliorer les procédés industriels actuels est toujours d’intérêt. De la grande variété de complexes avec des métaux de transition rapportés jusqu’à présent, les complexes zwitterioniques attirent notre attention par leurs activités catalytiques souvent supérieures aux complexes cationiques normaux. Un complexe métallique zwitterionique est un fragment métal-ligand neutre où la charge positive est située sur le centre métallique et où la charge négative est délocalisée sur un des ligands liés au métal. Nous proposons la synthèse de ligands anioniques phosphine comportant des groupements borates et boratabenzènes. Cette dernière espèce est un cycle à 6 membres où l’un des atomes de carbone est remplacé par un atome de bore et qui est négativement chargé. La capacité de ces phosphines anioniques à se lier à un centre métallique à l’aide de la paire libre du phosphore est due à la nature du lien P-B qui défavorise l’interaction entre la paire libre du phosphore et l’orbitale p vide du bore. Les propriétés de di-tert-butylphosphido-boratabenzène (DTBB) comme ligand phosphine anionique hautement donneur et encombré ainsi que la découverte de ses modes de coordination inhabituels pour stabiliser les métaux de transition insaturés ont été étudiés au cours de ce travail. De nouvelles perspectives sur les modes de coordination de phosphido-boratabenzène et la force de l’interaction du lien P-B seront discutées ainsi que les applications catalytiques. Nous avons d’abord étudié la coordination η1 avec des complexes de fer, ce qui nous a fourni des données quantitatives précieuses sur la capacité du DTBB d’agir comme ligand très donneur par rapport aux autres ligands donneurs bien connus. La capacité du DTBB à changer de mode de coordination pour soutenir les besoins électroniques du métal a été démontrée par la découverte d’une nouvelle espèce ferrocenyl phosphido-boratabenzène et sa nucléophilie a été étudiée. Au meilleur de notre connaissance, aucun exemple d’un ligand boratabenzène coordonné aux métaux du groupe 11 n’existe dans la littérature. Voilà pourquoi nous avons décidé d’explorer les modes de coordination du ligand DTBB avec Cu(I), Ag(I) et Au(I). A notre grande surprise, le ligand DTBB est capable de stabiliser les métaux du groupe 11 aux états d’oxydation faibles par une liaison MP qui est une coordination du type η1, un mode de coordination guère observé pour les ligands boratabenzène. Pendant nos travaux, notre attention s’est tournée vers la synthèse d’un complexe de rhodium(I) afin de tester son utilité en catalyse. A notre grande satisfaction, le complexe Rh-DTBB agit comme un précatalyseur pour l’hydrogénation des alcènes et alcynes à la température ambiante et à pression atmosphérique et son activité est comparable à celle du catalyseur de Wilkinson. Dans un désir d’élargir les applications de notre recherche, notre attention se tourna vers l’utilisation des composés du bore autres que le boratabenzène. Nous avons décidé de synthétiser une nouvelle espèce phosphido-borate encombrée. Lorsqu’elle réagit avec des métaux, l’espèce phosphido-borate subit un clivage de la liaison P-B. Toutefois, cette observation met en évidence la singularité et les avantages de la stabilité de la liaison P-B lors de l’utilisation du fragment boratabenzène. Ces observations enrichissent notre compréhension des conditions dans lesquelles la liaison P-B du ligand DTBB peut être clivée. Ces travaux ont mené à la découverte d’un nouveau ligand ansa-boratabenzène avec une chimie de coordination prometteuse.