Новый метод, разработанный учёными под руководством Чада А. Миркина из Северо-Западного университета (США), позволит следить за наночастицами, несущими специальный лейбл в виде металлического зародыша, отличить который от остальной наночастицы можно с помощью электронной микроскопии.

Эта методика даёт возможность наблюдать за изменением формы наночастиц в процессе их роста. Отчёт об исследовании опубликован в журнале Science.

Рис. 1. Рост наночастиц начинается с единственного золотого зародыша, проходит через различные промежуточные формы и заканчивается образованием икосаэдра — наиболее сложной из синтезированных конфигураций. (Илл. Chad Mirkin).

Значение работы трудно переоценить, ведь точное знание того, как наночастицы эволюционируют, принимая вполне определённые формы, поможет лучше контролировать будущие электронные и каталитические свойства формирующегося наноразмерного материала.

Достигнутый результат напоминает то, что давно используется в химической науке, где изотопные и флюоресцентные метки помогают в понимании протекающих процессов, в то время как наночастицы чаще всего являются продуктом процессов, которые происходят в своеобразных «чёрных ящиках». Вот именно этот мрак неизвестности и взялись развеять учёные под руководством профессора Миркина.

В качестве затравки они использовали золотые кристаллические зёрна (зародыши), на которых затем были выращены наночастицы самых разных форм — октаэдрические, тетраэдрические и даже в форме икосаэдра. Частицы росли в растворе нитрата серебра при облучении системы светом с длиной волны 550 нм. Свет катализировал распад соли серебра, что вело к осаждению соответствующего металла на поверхность золотых зародышей. А поскольку золото и серебро по-разному рассеивают электроны, учёным не составило труда различить эти элементы с помощью электронной микроскопии. Зародыши были хорошо видны внутри серебряной матрицы, ясно давая понять, где именно начался рост наночастицы.

Затем исследователи решили выяснить, как и насколько наночастицы сложных пространственных конфигураций зависят от исходной формы золотого зародыша. Так, в одном из экспериментов октаэдрические частицы выросли на кубическом золотом зерне. А в другом — октаэдрические зародыши привели к образованию тетраэдрических частиц. Всё это позволило предположить, что в целом процесс роста наночастиц начинается с одного-единственного золотого зародыша, проходит через большое количество промежуточных форм и заканчивается образованием икосаэдра — самой сложной из синтезированных конфигураций.

Теперь авторы работы пытаются распространить частный случай системы золота и серебра на другие возможные материалы.