Исследователи разработали новые типы материалов, которые объединяют два или три типа наночастиц в структуры, которые демонстрируют принципиально новые свойства, такие как суперфлуоресценция, пишет eurekalert.org со ссылкой на Nature.

«Вся цель этого исследования – создать новые материалы с новыми свойствами и/или новыми экзотическими структурами, – сказал Алекс Травессет, профессор физики и астрономии Университета штата Айова и научный сотрудник лаборатории Эймса Министерства энергетики США. – Эти материалы состоят из крошечных наночастиц, и обладают свойствами, не присущими более традиционным материалам, состоящим из атомов и молекул».

В этом случае международная исследовательская группа объединяет перовскитные нанокубы – крошечные кристаллы с полезными электрическими или оптическими свойствами – со сферическими наночастицами, чтобы сформировать регулярную повторяющуюся структуру, называемую сверхрешеткой. Исследователи успешно собрали три разные сверхрешетки, одна из которых обладала сверхфлуоресценцией, а другая – нет.

Среди исследователей, кроме Алекса Травессета, также Максим Коваленко, профессор химии и прикладных биологических наук Швейцарского федерального технологического института ETH Zürich и Игорь Чернюх, докторант ETH Zürich.

«Это исследование – пример того, как структура определяет функцию», – сказал Травессет.

В статье ученые впервые объединили наночастицы, провели теоретические и вычислительные исследования, которые установили, какие структуры будут возможны, а также сделали количественные прогнозы. Оказалось, что предсказания совпадают с экспериментальными результатами.

Травессет сказал, что проект демонстрирует, что «структура определяет оптоэлектронные свойства. Это свойства, которые зависят от реальных структур – от того, как расположены частицы».

Исследователи из ETH Zürich собрали наночастицы, а исследователи из IBM Research Europe измерили суперфлуоресцентные свойства наночастиц. Хотя целью этого проекта было продвижение фундаментальной науки, Травессет сказал, что основное открытие приведет к некоторым практическим применениям, таким как сверхяркие квантовые источники света.

Перовскитовые материалы очень эффективно превращают солнечный свет в электричество, поэтому они изучаются для использования в солнечных батареях. Теперь, благодаря методам сборки, обнаруженным в этом проекте, Травессет сказал, что различные наночастицы могут быть объединены для производства новых материалов с одновременно дополнительными свойствами.

«Теперь мы можем взять удивительные свойства перовскитов, – сказал Травессет, – и объединить их с наночастицами с дополнительными свойствами и конструкционными материалами, которые одновременно выполняют несколько функций».