В MIT собрали наночастицы на гибких лигандах в ранее не наблюдавшиеся кристаллические структуры

Исследователи из MIT и Университета Делавэра разработали способ собирать наночастицы с помощью очень гибких соединяющих молекул вместо жёстких. Работа описана в статье в Nature Materials, о ней сообщает news.mit.edu. mit.edunews.mit.edunews.mit.eduОткрыть источник ↗ По данным авторов, подход позволил получить кристаллические структуры наночастиц, которых раньше не наблюдали. mit.edunews.mit.edunews.mit.eduОткрыть источник ↗

С стороны MIT работой руководил Роб Макфарлейн, профессор факультета материаловедения и инженерии. Соавторы: аспирант Николас Сбалби, докторант Университета Делавэра Стивен Кроненбергер, студент Хана Шинзава, Мэттью Йе и бывший профессор Делавэра Арти Джаяраман. mit.edunews.mit.edunews.mit.eduОткрыть источник ↗

Почему жёсткие соединители были стандартом

Свойства материала определяются его строительными блоками и их расположением. Отдельные наночастицы уже применяют в доставке лекарств, хранении энергии, вычислениях и сенсорах, но собрать их в более крупные структуры трудно, поскольку частицы склонны упаковываться плотно. mit.edunews.mit.edunews.mit.eduОткрыть источник ↗

Существующие подходы меняют форму частиц или делают липкими только отдельные участки поверхности. В обоих случаях соединяющие молекулы (лиганды) на поверхности должны быть жёсткими, чтобы сохранять нужные углы для целевой структуры. Макфарлейн отметил, что такие методы разрабатываются под конкретный случай: они работают для одного материала, одного масштаба и одних условий. mit.edunews.mit.edunews.mit.eduОткрыть источник ↗ По его словам, 20 лет считалось, что лиганды должны быть жёсткими, а любое отклонение ломает сборку. mit.edunews.mit.edunews.mit.eduОткрыть источник ↗

Гибкие лиганды с заряженными концами

Команда сделала наоборот. На наночастицах закреплены гибкие полимерные лиганды с заряженными концами: часть положительных, часть отрицательных. Противоположные заряды притягиваются, поэтому лиганды изгибаются, чтобы соединиться. По мере сближения частиц лиганды перестраиваются, и эта перестройка ограничивает число соседей, с которыми связана каждая частица. mit.edunews.mit.edunews.mit.eduОткрыть источник ↗

В экспериментах под руководством Сбалби исследователи управляли связями, меняя размеры наночастиц и длину цепей лигандов. mit.edunews.mit.edunews.mit.eduОткрыть источник ↗ По их данным, гибкость полимера определяет число связей у частицы, что позволило уменьшать это число и получать решётки, которых раньше не видели. mit.edunews.mit.edunews.mit.eduОткрыть источник ↗

Как возможные области применения таких материалов авторы называют фотонику, химический катализ, медицину и сельское хозяйство. mit.edunews.mit.edunews.mit.eduОткрыть источник ↗