Химики из Северозападного университета (США) разработали способ эффективно синтезировать большие библиотеки наночастиц, состоящих из разных элементов. С помощью чипов, содержащих сотни различных наночастиц ученые надеются во много раз ускорить поиск новых катализаторов и материалов для оптоэлектроники. Исследование опубликовано в журнале Science, кратко об этом сообщает пресс-релиз университета.
Методика поиска, разрабатываемая авторами, аналогична принципам работы ДНК-чипов. На специальной подложке будут располагаться миллионы (или, возможно, миллиарды) наночастиц различных размеров и составов. Чип будет вноситься в пространство, где протекает реакция, после чего ученые смогут определить, какие из наночастиц эффективнее ускоряют химические процессы. Точно также можно исследовать и оптические свойства.
Авторы использовали для синтеза наночастиц методы сканирующей зондовой микроскопии. С помощью тонкой иглы кантилевера ученые подцепляли небольшие количества геля, содержащего соли нужных металлов и помещали каплю на подложку. Затем подложку отжигали в токе водорода — это приводило к ссыханию капли и последующему восстановлению солей металлов в сами металлы. Таким образом, металл-содержащие гели выступали в роли чернил для печати наночастиц — разные составы наночастиц требовали разных смесей гелей.
В работе химики воспользовались солями пяти металлов: золота, серебра, меди, кобальта и никеля. Наночастицы этих металлов находят свое применение в наноплазмонике и в катализе реакций. Авторы синтезировали наночастицы, в состав которых входили все возможные комбинации металлов: всего 31 вариант, начиная от частиц из одного металла, заканчивая частицами со всеми пятью металлами.
По словам ученых, кроме точного элементного состава наночастиц, можно контролировать и их размер. Тем самым можно дополнительно варьировать оптические свойства частиц.
Металлические наночастицы находят широкое применение в плазмонике. Так, недавно мы сообщали о плазмонных алюминиевых чернилах, позволяющих создавать одновременно цветные и черно-белые (в зависимости от поляризации падающего света) изображения, а контролируя «слипание» золотых наночастиц можно создавать динамические «рисунки». Интересно, что металлические частицы могут заменить собой ферменты в некоторых каталитических процессах: палладиево-иридиевые нанокубики могут выступать в роли пероксидазы.
Владимир Королёв
