Вчені порушили 20-річне правило та відкрили невідомі кристалічні структури

Один із ключових способів розробки нових матеріалів полягає в забезпеченні більш точного контролю над їхньою структурою на мікроскопічному рівні. У цьому плані надзвичайно корисними можуть виявитися наночастинки. Вчені спростували усталені за останні 20 років уявлення про те, як саме наночастинки з’єднуються одна з одною. Результати дослідження опубліковано в журналі Nature Materials, пише ScienceAlert.

Досі сполучні молекули, відомі як ліганди, між наночастинками зазвичай проектувалися як жорсткі та фіксовані структури. Тепер же вчені створили гнучкі, а не жорсткі сполучні молекули. Характер цих зв’язків визначається самими наночастинками в процесі їх зближення.

Такий підхід дав змогу вченим краще контролювати кількість зв’язків між наночастинками та їхню спрямованість. А розширення можливостей контролю відкриває шлях до створення абсолютно нових матеріалів.

Матеріали на основі наночастинок уже широко використовуються в різних галузях, однак їхнє масштабування часто є складним завданням. Такі частинки мають тенденцію до щільного упакування, тому для кожного конкретного завдання їхню структуру доводиться ретельно опрацьовувати.

У цьому дослідженні вчені використовували золоті наночастинки з лігандами, виготовленими з гнучкого полімеру — поліетиленгліколю. Через відсутність жорсткості ліганди накопичувалися в місцях зіткнення частинок, що обмежувало загальну кількість можливих зв’язків. Це суперечить правилу, яке існувало останні 20 років. Вважалося, що зв’язувальні ліганди мають бути жорсткими, а будь-яке відхилення від цього правила перешкоджає формуванню структури, зазначають вчені, які порушили це правило.

Процесом формування зв’язків, як і раніше, можна керувати, змінюючи розміри наночастинок і довжину лігандів. Вченим вдалося створити впорядковані кристалічні структури, яких раніше ніхто не бачив. Функціональні властивості цих матеріалів ще належить дослідити, але отримані результати виглядають багатообіцяючими.

Раніше фахівці в галузі матеріалознавства намагалися точно налагодити взаємодію між наночастинками, домагаючись їхнього суворого взаємного розташування або змінюючи форму самих частинок. Виявилося, що відмова від жорсткості сприяє утворенню більш впорядкованих структур.

На думку вчених, це нове відкриття допоможе створити високоефективні матеріали для фотоніки (технології керування світлом), хімічного каталізу, медицини та сільського господарства.

Інші новини науки

• Вчені стиснули воду між двома алмазами й побачили те, чого раніше ніколи не спостерігали.
• Секрет нічних хижаків: знайдений птах віком 47 млн років розгадує загадку еволюції.