1 к 3 –идеально! Обожаю все нано…

Идеальные нанокубы: точный контроль над размером, формой и составом

По мере роста интереса к использованию наночастиц в самых разных областях нашей жизни – от антимикробных носков и медицинской визуализации до электронных приборов – необходимость понимания рисков, связанных с их воздействием на окружающую среду, здоровье и безопасность, также возрастает. Ученые Института стандартов и технологий (Institute of Standards and Technology  – NIST) разработали простой процесс получения нанокристаллов, которые сделают возможным изучение определенных физических и химических свойств наночастиц, оказывающих влияние на их взаимодействие с окружающей средой.

Так как наночастицы ведут себя не так, как большие образцы того же вещества, чтобы понять, какое влияние они оказывают на биологические системы, должны быть разработаны новые тесты. Токсикологи определяют связанные с наночастицами опасности, вводя их в биологические системы и ведя мониторинг эффектов, но в настоящее время у них нет набора контрольных частиц, размер, форма и состав которых были бы охарактеризованы и точно воспроизводились.

Чтобы получить нанокубы с совершенными ребрами длиной в 3.4 нанометра – точно в половину толщины клеточной стенки и порядка размеров молекулы ДНК – ученые из NIST разработали одноступенчатый процесс, позволяющий им контролировать размер, форму и стехиометрию нанокристаллов сплава золота и меди. Процесс описан в статье в журнале Angewandte Chemie.

Для получения высоко кристаллизованных, однородных, идеальных нанокубов с хорошим выходом, ученые соединили и нагрели медь и золото вместе с другими химическими веществами. Чтобы изучить процесс формирования, они брали образцы через 1, 1.5, 5 и 24 часа и установили, что для образования наночастиц совершенной кубической формы и одинакового размера требовалось 5 часов. Корректируя соотношение химических веществ в первоначальном растворе и время реакции, они смогли точно регулировать размер, форму и стехиометрию нанокуба. Процесс уникален, так как позволяет регулировать соотношение между атомами меди и золота внутри куба, получая в конечном итоге либо 3:1, либо 1:3.

Нанокубы с совершенными краями граней
(электронный микроскоп), полученные в результате
одностадийного процесса, разработанного учеными
из NIST, позволяющего осуществлять точный
контроль над размерами, формой и
составом кубов. (Credit: NIST)

«Это очень простой процесс, и, насколько нам известно, первый, в котором для получения содержащих золото нанокубов размером меньше 5 нанометров используется синтетическая химия, или «bottom up»-технология. Получение чего бы то ни было меньше 10 нанометров представляет собой очень серьезную проблему из-за изменчивого поведения атомов золота», – говорит физик из NIST Анжела Хайт Волкер (Angela R. Hight Walker), соавтор статьи.

Разработанный в NIST процесс создания таких нанокубов позволит токсикологам систематически изменять одну из их характеристик и наблюдать, как эти изменения влияют на биологическую реакцию, если таковая наблюдается.

Этот синтез и полученные в результате высококачественные нанокубы могут применяться и в других областях, например, в солнечной энергетике, говорит Лиу (Yonglin Liu), соавтор статьи.

«Как правило, мы не может производить большие партии высококачественных шаблонных образцов для тестирования, но теперь ситуация изменилась».

С помощью тщательной корректировки параметров реакции можно управлять как размером
нанокубов (показаны два примера с длиной ребра в 23 и 5 нм), так и стехиометрией
золота и меди. (Фото: onlinelibrary.wiley.com)

Нанокубы с идеальными ребрами уникальны и отличаются от всего того, что описано в литературе. Острые ребра, в отличие от усеченных или закругленных, позволят перейти к другой, более реагентной химии, что принесет пользу в таких областях, как катализ, где их можно использовать для инициации или ускорения химической реакции.

Источник

Спорт объект. Спортивные площадки: детская мебель. Интерьер - индивидуальный стиль.