Дослідники з Массачусетського технологічного інституту (MIT) запропонували новий підхід до збирання мікроскопічних наночастинок, який суперечить усталеним уявленням останніх двох десятиліть. Протягом багатьох років науковці вважали, що зв’язки або ліганди між наночастинками обов’язково мають бути жорсткими та фіксованими, а будь-які відхилення від цього правила призводять до невдачі під час конструювання матеріалів.
У новому дослідженні, опублікованому в журналі Nature Materials, вчені використали протилежну стратегію та створили з’єднувальні молекули гнучкими. Для експериментів вони застосували золоті наночастинки з лігандами на основі поширеного гнучкого полімеру PEG, який доповнили позитивними або негативними зарядами для покращення взаємодії. Комп’ютерне моделювання також допомогло відстежити процеси, що відбувалися під час експерименту.
Без жодної жорсткості ліганди збиралися в купку в місцях дотику частинок, що обмежувало загальну кількість зв’язків. За словами матеріалознавця та керівника дослідження Роба Макфарлейна, це пряма протилежність двадцятирічній догмі. Команда показала, що перехід до іншої крайності працює не гірше, якщо навмисно знизити кількість зв’язків на кожну частинку.
Вченим вдалося контролювати кількість і напрямок зв’язків завдяки зміні розмірів наночастинок та довжини ланцюгів лігандів. Зокрема, менші за розміром частинки утворювали меншу кількість зв’язків. У результаті експериментів команда змогла отримати впорядковані кристалічні структури, які раніше ніколи не спостерігали.
Автори роботи зазначають, що такий метод дозволяє створювати наноматеріали з більшою свободою налаштування без необхідності попереднього проєктування точної форми частинок. Отримані матеріали потенційно зможуть знайти застосування у фотоніці, хімічному каталізі, медицині та сільському господарстві завдяки своїй масштабованості.
Наступним етапом для дослідницької групи стане перевірка інших комбінацій частинок і лігандів, а також тестування нових матеріалів у реальних умовах. Фахівці планують детальніше вивчити функціональні можливості створених структур задля розробки матеріалів із принципово новими властивостями.
Джерела: sciencealert.com
