Какой он – идеальный нанокуб?

Во всем мире растет интерес к использованию наночастиц во многих областях, от антибактериальных носков до медицинских сканирующих электронных устройств.

В то же время не менее важным является понять экологические риски этих частиц, а также риски для здоровья и безопасности.

Исследователи из Национального института стандартов и технологий (NIST) разработали простой процесс для производства нанокристаллов, который позволит проводить исследования определенных физических и химических свойств, влияющих на то, как наночастицы взаимодействуют с окружающим миром.

Поскольку наночастицы ведут себя иначе, нежели большая часть образцов того же материала, необходимо разработать новые тесты, чтобы понять, как наночастицы повлияют на биологические системы, сообщается на сайте института.

Токсикологи определяют опасности, представляемые наночастицами, вводя их в биологические системы и контролируя эффект, но в настоящее время ученые испытывают недостаток в ряде контрольных наночастиц, размер, форма и состав которых были бы тщательно изготовлены и охарактеризованы.

В недавней работе, результаты которой опубликованы в издании Angewandte Chemie, ученые из NIST описали одношаговый процесс, который позволит им контролировать размер, форму и состав нанокристаллов из сплава золота и меди, чтобы создать идеальные нанокубы величиной не более 3,4 нанометра, а это всего половина толщины клеточной стенки или примерный размер ДНК.

Исследователи объединили и нагрели золотые и медные заготовки с другими химическими веществами, чтобы произвести в изобилии высококристаллические, гомогенные, идеальные нанокубы.

Чтобы точно определить процесс формирования образцов, ученые изъяли их через один, полтора, пять и 24 часа. Выяснилось, что для создания идеальных кубических наночастиц однородного размера, требуется именно пять часов. Регулируя соотношение химических веществ в изначальной смеси и время реакции, ученые смогли точно управлять размером, формой и составом нанокубов. Идеальное соотношение золотых и медных частиц в пределах нанокуба оказалось как 3:1, так и 1:3.

«Это простой процесс, а также первый известный нам процесс, использующий синтетическую химию или восходящую технологию для производства нанокубов с содержанием золота менее 5 нанометров величиной. Ранее создание чего-либо  величиной менее 10 нанометров было достаточно проблемным из-за подвижного поведения золотых атомов», сказала физик Анжела Хайт Уолкер из NIST.

Данный синтез и сами нанокубы могут получить дополнительное применение в такой области, как, например, солнечная энергия, считают исследователи.

„Ранее для тестирования нам не хватало высококачественных образов, а сейчас эта проблема снята“, сказал соавтор исследования Йонглин Лю.

Идеальные нанокубы отличаются от других нанокубов, считает Хайт Уолкер. Острые грани в противоположность усеченным или закругленным краям, позволят проводить различные химические реакции, что окажется полезным, например, при катализе, в ходе которого нанокубы будут использоваться для старта или стимулирования химической реакции.

06.09.2010