Ученые нарушили 20-летнее правило и открыли неизвестные кристаллические структуры

Один из ключевых способов разработки новых материалов заключается в получении более точного контроля над их структурой на микроскопическом уровне. В этом отношении чрезвычайно полезными могут быть наночастицы. Ученые опровергли устоявшиеся за последние 20 лет представления о том, как именно наночастицы соединяются друг с другом. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Materials, пишет ScienceAlert.

До сих пор связующие молекулы, известные как лиганды, между наночастицами обычно проектировались как жесткие и фиксированные структуры. Теперь же ученые создали гибкие, а не жесткие связующие молекулы. Характер этих связей определяется самими наночастицами в процессе их сближения.

Такой подход позволил ученым лучше контролировать количество связей между наночастицами и их направленность. А расширение возможностей контроля открывает путь к созданию совершено новых материалов.

Материалы на основе наночастиц уже широко используются в различных областях, однако их масштабирование зачастую является сложной задачей. Такие частицы стремятся к плотной упаковке, поэтому для каждой конкретной задачи их структуру приходится тщательно прорабатывать.

В данном исследовании ученые использовали золотые наночастицы с лигандами, изготовленными из гибкого полимера полиэтиленгликоль. Из-за отсутствия жесткости лиганды скапливались в местах соприкосновения частиц, что ограничивало общее количество возможных связей. Это противоречит правилу, существовавшему последние 20 лет. Считалось, что связующие лиганды должны быть жесткими, а любое отклонение от этого правила препятствует сборке структуры, говорят ученые, которые нарушили это правило.

Процессом формирования связей по-прежнему можно управлять, меняя размеры наночастиц и длину лигандов. Ученым удалось создать упорядоченные кристаллические структуры, которые раньше никто не видел. Функциональные свойства этих материалов еще предстоит изучить, но полученные результаты выглядят многообещающе.

Ранее специалисты в области материаловедения пытались точно настроить связи между наночастицами, добиваясь их строгого взаимного расположения или изменяя форму самих частиц. Оказалось, что отказ от жесткости способствует возникновению более упорядоченных структур.

Новое открытие поможет создать высокоэффективные материалы для фотоники (технологии управления светом), химического катализа, медицины и сельского хозяйства, считают ученые.

Другие новости науки

• Ученые сжали воду между двумя алмазами и увидели то, чего раньше никогда не наблюдали.
• Секрет ночных хищников: обнаруженная птица возрастом 47 млн лет решает загадку эволюции.