Исследователи из США изобрели новый метод приготовления макроматериалов из наноразмерных объектов. Эта передовая технология основана на использовании пластичных металлических «супрасфер», из которых составляются структуры большего размера. Практическое применение эти «формуемые» металлы могут найти, среди прочего, в металлургии и катализе.

До сих пор методом сборки наноразмерных объектов учёным удавалось создавать лишь сравнительно малые структуры, такие как кристаллиты микронного размера или покрытия из наночастиц. Дело в том, что после некоторого предела малые частицы не «склеиваются» друг с другом в силу ограничений процессов зарождения и роста, образуя лишь небольшие кластеры вместо макроскопических материалов.

Бартож Гржибовски (Bartosz Grzybowski) и его коллеги из Северо-западного Университета (Northwestern University) разработали концептуально новый подход к решению этой проблемы. Вместо того, чтобы проходить весь путь от «нано» к «макро», исследователи собирают супрасферы промежуточного размера, из которых затем создãтся макроматериал. При таком подходе супрасферы уже не являются твёрдыми объектами – они обладают такими свойствами, как пластичность и слипание.

Рис. 1. Наношестерня, собранная благодаря слипающимся наночастицам

На первом этапе процедуры учёные изготавливали частицы размером около 5 нм из золота или платины и покрывали их поверхностно-активным веществом. Под воздействием ультрафиолетового излучения частицы «сшивались», образуя сферические агрегаты диаметром 50–300 нанометров. Эти супрасферы пластичны, обладают металлическими свойствами и могут собираться в более крупные (миллиметрового размера) структуры.

Другая интересная находка состоит в том, что при нагревании до 50 градусов Цельсия (т.е. практически при комнатной теспературе) частицы «закаляются» и образуют твёрдые металлические блоки. Такие пластичные металлы могут найти применение в металлургии, а полскольку они являются нанопористыми материалами, возможно их применение в катализе. Исследователям удалось создать биметаллическую нанопористую структуру, в которой два каталитических материала были «перемешаны» на наноразмерном уровне. Подобные структуры могли бы катализировать одновременно несколько реакций.

Дальнейшие планы учёных включают в себя приготовление подобных монолитов из неметаллических наночастиц (например, полупроводников), а также фундаментальные исследования этих структур, например, объяснение их проводимости и изучение электронной структуры материалов.

Василий Артюхов