Химики разработали метод синтеза нанострелок из золота, которые могут самостоятельно собираться в различные сверхструктуры. Статья ученых из Пекинского университета опубликована в журнале Science Advances.

Не всегда основным «строительным блоком» материалов являются отдельные атомы или их группы, организованные в зерна разной формы. Ученые также создают наночастицы, которые могут собираться вместе в большие структуры, и за счет такого строения проявлять необычные свойства. Например, опал, состоящий из регулярно расположенных сфер, является фотонным кристаллом, и некоторые исследователи используют такое строение для создания искусственных фотонных кристаллов, которые могут менять свой цвет в зависимости от строения, а не состава.

Qian Wang et al. / Science Advances, 2017

Полученные наностержни длиной около ста нанометров и шириной в 23 нанометра служили промежуточным продуктом, который затем помещался в другой раствор для роста. Исследователи смогли подобрать его состав таким образом, что дальнейший рост происходил не равномерно, а вдоль определенных кристалографических направлений. Также рост происходил неравномерно и по времени: сначала образовывались четырехугольные пирамиды на торцах стержней, а затем крестовидная структура в середине.

Схема создания частиц. Qian Wang et al. / Science Advances, 2017

В результате исследователи научились получать наночастицы размером около 120 на 60 нанометров, имеющие форму двойной стрелки, из-за чего авторы работы назвали их нанострелками. Они научились собирать из них сверхструктуры с разным периодическим расположением наночастиц в них. Для этого они выпаривали раствор нанострелок, из-за чего они самостоятельно уплотнялись и объединялись в структуры с регулярным строением.

Исследователи также научились управлять формой получаемой сверхструктуры, регулируя соотношение длины и ширины частиц, а также их концентрацией. Впрочем, ученые отмечают, что пока полностью регулировать образование сверхструктур с заданным строением довольно сложно.

Часть сверхструктур, созданных учеными. Qian Wang et al. / Science Advances, 2017

Ранее золотые наностержни использовали для усиления лезерных частотных гребенок, которые позволяют возбуждать из одной световой волны целую серию волн, равномерно распределенных по спектру вокруг изначального сигнала. Также их предложили внедрять в материалы 3D-печати для защиты от подделок.

В 2015 году сингапурские химики научились создавать из того же исходного вещества, которое использовалось в данной работе, другие частицы с формой звездчатого многоугольника.

Автор: Григорий Копиев