Структуры из нанооболочек

Метод самосборки позволяет получить материалы с уникальными оптическими свойствами

Гептамер, содержащий семь нанооболочек, имеет уникальные оптические свойства. Поэтапное «наращивание» золотой оболочки вокруг кремниевого ядра.

Ученые из четырех университетов США создали способ использования светочувствительных нанооболочек в качестве строительных блоков для плоских и объемных структур, которые могут найти применение в химических сенсорах, нанолазерах и необычных светопоглощающих материалах. Подобно тому, как ребенок строит из деталей конструктора «Лего» дома и машины, метод химической самосборки позволяет ученым создавать сложные структуры, способные улавливать, накапливать и искажать свет. 

«Мы применили этот метод для создания структуры из семи нанооболочек, создающей особый тип интерференционной картины, называемой резонансом Фано», - говорит Питер Нордландер из университета Райс. – «Такой резонанс возникает из-за специфических эффектов интерференции световых волн, и наблюдается исключительно в искусственных материалах. Поскольку эти гептамеры самосборные, их относительно легко изготавливать, что немаловажно с коммерческой стороны». 

Из-за уникального характера резонанса Фано, новые структуры могут улавливать свет, накапливать энергию и рассеивать излучение как ни один природные материал. Нордландер утверждает, что новые материалы идеально подходят для создания сверхчувствительных биологических и химических датчиков, а также могут быть использованы в нанолазерах и оптических интегральных схемах. 

Нанооболочки, использованные для создания гептамеров (а также структур из трех частиц – тримеров, проявляющих сильные магнитные свойства), в 20 раз меньше по размерам, чем красные кровяные тельца. Они состоят из кремниевого ядра, покрытого золотой оболочкой. Синтезированные нанооболочки покрываются слоем полимерного диэлектрика Изменяя толщину золотой оболочки, размеры ядра и применяя диэлектрики с различной длиной полимерной цепи возможно создать нанооболочки, взаимодействующие с излучением, имеющим определенную длину волны. 

Частицы объединяются в кластеры путем высушивания капли, содержащей нанооболочки, на гидрофобной подложке. На начальной стадии испарения капли она распадается на более мелкие, в том числе содержащие 3 или 7 нанооболочек. Когда и эти капли полностью испаряются, частицы удерживаются вместе силами ван-дер-Ваальса, формируя необходимые структуры. 

Метод самосборки двумерных и трехмерных структур – еще одна область применения нанооболочек, которые на настоящий момент используются в диагностических (например, для иммуноанализа цельной крови) и лечебных целях (для прямой деструкции раковых клеток, направленной доставки лекарственных препаратов). 

По пресс-релизу Rice University