Рациональный дизайн наноматериалов может стать ближе благодаря работе Китайских химиков, обнаруживших ряд тонких эффектов, влияющих на формирование наноструктур.

Взаимодействия, влияющие на агрегацию малых молекул в наноструктуры особенной формы были раскрыты в результате работы Хонгбинг Фу (Hongbing Fu) и Джяннян Яо (Jiannian Yao) из Китайской Академии Наук в Пекине. Яо отмечает, что свойства наноматериала определяются его структурой, хотя целенаправленный дизайн малых молекул, образующих предсказуемые по форме наноструктуры, имеет определенные ограничения.

Рис. 1. Формирование кластерных наноструктур

Исследователи из Пекина изучали образование наноструктур трех изомерных молекул, имеющих центральное ядро и два эквивалентных заместителей. Различие между изомерами заключалось лишь в углах между осями заместителей, составлявших 60, 120 или 180 градусов. В зависимости от орто-, мета- или пара-расположения заместителей изомеры образовывали наноструктуры различной формы – сферической, линейной или кубической соответственно.

Яо изучал, как форма молекул влияет на образование первоначально агрегированных кластеров. Было обнаружено, что орто-изомеры образуют межмолекулярные димеры, которые собираются в наносферы. Мета-изомеры формируют зигзагообразные цепи, которые затем сплетаются с образованием длинных проводов. И, наконец, прямые цепи, образованные молекулами, имеющими угол 180 градусов между заместителями, не перемешиваются друг с другом с высокой эффективностью, образуя наноструктуры кубической формы.