Исследователи Национальной Лаборатории Беркли министерства энергетики США, обнаружили простой, но, тем не менее, очень надежный способ заставить наночастицы самостоятельно собираться в комплексные структуры.
Добавляя специальные виды малых молекул к смеси наночастиц и полимеров, исследователи имеют возможность управлять самоорганизацией наночастиц и формировать одно-, двух- или даже трехмерные структуры без каких-либо изменений в химическом строении участвующих компонентов. Кроме этого, можно использовать внешние факторы, такие как свет и/или тепло, для получения более совершенных и сложных структур.
<Нами продемонстрирован простой и одновременно универсальный подход, позволяющий точно контролировать пространственное распределение легкодоступных наночастиц в диапазоне от нано до макро>, - говорит Тин Ксу, руководитель проекта. <Нашу технологию можно применить к множеству наночастиц, она должна открыть новые способы изготовления устройств из наноматериалов, включая высокоэффективные системы генерации и накопления солнечной энергии>.
Наночастицы - частицы материи размером в несколько миллионных метра проявляют очень полезные свойства, нехарактерные для макроскопических материалов - оптических, электронных, магнитных и т.д. Кроме того они склонны к самоорганизации создавать комплексные структуры и соблюдая иерархию, подобно тому, что природа обычно совершает с белками. <Точный контроль за пространственным расположением наночастиц и других наносистем - это ключ к созданию нового поколения технологически важных материалов, - отмечает Ксу. - Большинство ранее используемых методов предполагали модификацию поверхности>.
Раньше чтобы инициировать самоорганизацию наночастиц с высокой точностью применяли ДНК, но этот метод успешно работал только на ограниченных в размерах структурах и был неэффективен при большом количестве материала. По предположению Ксу, лучшим вариантом является использование блоксополимеров - длинных последовательностей или <блоков> однотипных молекул-мономеров, ограничивающих блоки другого типа.
<Блоксополимеры легко самоорганизуются в строгие наноструктуры на макроскопическом масштабе. Они станут идеальной платформой для управления организацией наночастиц, за исключением химически несовместимых компонентов>, - говорит Ксу.
Для осуществления взаимодействия молекул необходим посредник. Таким посредником, как обнаружили Ксу и ее команда, является определенный вид малых молекул, которые, соединяясь с наночастицами, способны <склеивать> их друг с другом. В своем исследовании ученые использовали два типа малых молекул, обозначенные ими PDP и OPAP, приводимые в действие теплом (PDP) и светом (OPAP).
<Прелесть этого метода в том, что он обходится без сложной химии>, - говорит Ксу. <Это настоящая plug-and-play технология, в которой вы всего лишь смешиваете наночастицы с блоксополимерами и добавляете необходимые вам малые молекулы>.
<Смешайте основные компоненты - наночастицы, полимеры и малые молекулы - подействуйте на смесь с помощью тепла, света и других факторов, и эти компоненты образуют сложные структуры или системы, - говорит Ксу. - Это похоже на то, как делает сама природа>. Об этом сообщает агентство "Информнаука".
