Углеродные нанотрубки являются одной из ведущих областей нанотехнологий. Одним из свойств, делающих их интересными, является люминесценция.

До сих пор люминесценция углеродных нанотрубок была, в основном, предметом чисто академического интереса. Дело в том, что производимые сегодняшними методами образцы представляют собой смесь нанотрубок, в которой есть полупроводниковые нанотрубки, среди которых есть как ярко светящиеся, так и тусклые, а также – металлические, вообще не обладающие люминесцентными свойствами. Разделение такой смеси является чрезвычайно трудной задачей. Однако, недавно исследователи из Vanderbilt Institute of Nanoscale Science and Engineering научились выделять из смеси нанотрубок те, которые обладают наиболее сильной люминесценцией.

Первым этапом стало диспергирование смеси в воде с помощью специального поверхностно-активного вещества и ультразвуковой обработки. Получающуюся тёмную жидкость помещали в ультрацентрифугу для удаления примесей.

Исследователи обнаружили, что если после этого снять наиболее плавучий слой, а через некоторое время снова поместить его в ультрацентрифугу на 12 часов, жидкость разделяется на несколько чётких слоёв. Самый верхний имеет фиолетовый цвет и, как показали анализы, содержит самые яркие нанотрубки. Хотя учёные ожидали, что их метод повысит квантовый выход – количественную меру люминесценции – в 5–10 раз по сравнению с исходной смесью, оказалось, что реальный эффект ещё выше – в 20–100 раз, достигая величины 1% (1 испущенный фотон на 100 поглощённых), что близко к пределу, полученному для отдельных нанотрубок.

В настоящее время группа работает над способами прикрепления молекул к поверхности нанотрубок – для специфичного связывания с биологическими объектами – так, чтобы при этом люминесцентные свойства нанотрубок не нарушались. Среди возможных медицинских применений нового метода – термотерапия раковых опухолей. Здесь люминесцентные нанотрубки могут прийти на смену нанокластерам золота, которые успешно исследуются учёными довольно давно, но обладают одним недостатком: места прикрепления кластеров трудно обнаружить. Люминесценция же нанотрубок должна облегчить задачу их локации.

Василий Артюхов