Исследователи из США в своей последней публикации сообщили, что им удалось синтезировать квантовые точки и наночастицы из чистого селена, просто «взрывая» порошок селена в стакане воды при помощи лазерного излучения. Подобные наноструктуры могут быть использованы в двух очень разных приложениях: в качестве антибактериальных агентов и в качестве фотонных «комбайнов» в солнечных элементах будущего.

Для производства наночастиц и квантовых точек из селена группа ученых из University of Texas и Northeastern University (США) использовали технику, известную, как импульсная лазерная абляция в жидкости (pulsed laser ablation in liquids, PLAL). Методика подразумевает простой «выстрел» импульсом лазерного излучения в мишень внутри раствора – в данном случае, в порошок селена в воде.

Ученые отдельно акцентируют внимание на том, что предложенная ими методика экологически чистая, поскольку не предполагает использования никаких опасных растворителей.

Для работы применяется только вода. При этом методика не дает никаких ядовитых аддуктов или побочных продуктов, как это часто встречается в других химических процессах. Кроме того, она дешева и легко масштабируется на промышленное производство, поскольку в данном случае не требуется вакуумная камера или чистая комната: все происходит в стакане воды. Чистые наночастицы также легко собирать и хранить, поскольку они синтезируются непосредственно в растворе.

Опубликованная в журнале Laser Physics Letters работа является первым свидетельством того, что селеновые квантовые точки могут быть синтезированы с использованием описанного выше метода с применением лазера, работающего в ультрафиолетовом и видимом диапазонах.

Надо отметить, что

эти длины волн особенно интересны, т.к. они положительно влияют на уменьшение размера наночастиц по сравнению с производством, в котором задействуется лазер, использующий близкий инфракрасный диапазон (поскольку происходит фотофрагментирование, а не термическое удаление частиц).

Исследователи также показали, что

степень кристалличности полученных наночастиц зависит от их размера. Мельчайшие наночастицы являются кристаллическими, а крупные – аморфными.

Предложенная методика производства и ее продукты уже могут найти широкое применение в медицине. Наночастицы селена обладают естественным антибактериальным и даже антираковым действием, если они свободны от поверхностных загрязнений (ранее этого было очень сложно достичь). Кроме того, селен биологически совместим, поскольку он и так присутствует в теле человека. Команда уже опробовала действие произведенных наночастиц на кишечной палочке.

В настоящее время ученые продолжают изучение воздействия наночастиц на другие виды бактерий. Как они отмечают,

они особенно заинтересованы в поиске эффективных средств уничтожения внутрибольничных заболеваний, к примеру, метициллин-устойчивого золотистого стафилококка.

Ежегодно в США подобные заболевания вызывают до 100 тыс. смертей, поскольку бактерии становятся более устойчивыми к существующим антибиотикам. Более того, эти так называемые «супер-бактерии» постепенно распространяются по всему миру, что вызывает беспокойство у международного здравоохранения.

В перспективе ученые планируют рассмотреть возможность включения созданных наночастиц в солнечные батареи третьего поколения.

Поскольку сам элемент является полупроводником p-типа, в сочетании с полупроводником n-типа они надеются построить p-n переход (элементарный строительный блок всей современной электроники), имеющий наноразмеры.