Ученые создали программируемую самосборку наночастиц
Новый метод использует покрытие из особого полимера, нанесенного на наночастицы в определенных точках
Наноразмерные частицы уже помогают делать велосипеды и теннисные ракетки легче и прочнее, защищают очки от царапин и помогают направлять химиотерапевтические препараты на раковые клетки. Но их полезность зависит от того, насколько они точно вписаны в правильные конфигурации — а это нелегкая задача, потому что они настолько малы, что тысячи из них могут уместиться в толщину листа бумаги.
В исследовании, опубликованном в журнале Nature Materials, ученые из Чикагского университета представили инновационную методику, позволяющую расширить границы создания таких наночастиц. Они наносят специальное покрытие из полимера, которое покрывает определенные части наночастиц, что позволяет ученым наносить новые молекулы только на открытые поверхности — работает как трафарет и баллончик с краской.
Наночастицы могут собирать себя в заданные конфигурации, поэтому для многих приложений ученые могут добавлять правильные ингредиенты и создавать их при правильной температуре, чтобы получить желаемые формы. Но это дает только определенный диапазон возможностей.
Chen & Gibson et al
«Большая часть самосборки основана на сферах, которые на самом деле не имеют разницы в структуре, но с большинством других форм важно иметь возможность добраться до конкретных областей», — сказал Йосси Вейцман, доцент химии и автор статьи. «Для более полного изучения возможностей нанотехнологий нужны более глубокие возможности самосборки.»
Новый метод использует покрытие из особого полимера (полистирол-b-полиакриловая кислота), нанесенного на наночастицы в определенных точках. Затем можно добавить следующую молекулу, которую можно прикрепить только к наночастицам, где нет полимера — возможности ограничены только воображением ученого.
«То, как мы спроектировали строительные блоки, позволяет создавать множество перестановок» — говорят исследователи. Они проверили свой метод и сделали множество форм в наноразмерном виде — трехмерные кубы с открытыми только центрами или ребрами и вершинами, двумерные призмы со свободными углами и одномерные стержни с доступной только одной стороной или одним или обоими концами.
Chen and Gibson et al
«Универсальность стратегии региоселективного кодирования поверхности продемонстрирована на различных наночастицах изотропной или анизотропной формы, и всего изготовлено 24 различных сложных наноассемблирований» — говорят исследователи.
По словам ученых, диапазон форм позволяет ученым экспериментировать со свойствами, которые могут дать идеи для новой электроники, сенсоров и т.д.
Gang Chen et al. Regioselective surface encoding of nanoparticles for programmable self-assembly, Nature Materials (2018). DOI: 10.1038/s41563-018-0231-1