Наночастицы смешивают для создания многофункциональных композитных материалов

Стандартизированная техника открывает уникальные возможности для изготовления новых материалов.

Ученые из Брукхэйвенской Национальной лаборатории при Министерстве энергетики США разработали основной подход для комбинирования различных типов наночастиц с целью производства композитных материалов.

Технология, описанная в издании Nature Nanotechnology, открывает массу возможностей для смешивания и сочетания наночастиц с разными магнитными, оптическими или химическими свойствами для создания новых многофункциональных материалов или материалов с повышенной эффективностью для широкого спектра потенциальных применений.

Метод использует соединение дополнительных нитей искусственной ДНК на основе молекулы, которая несет генетический код в последовательности совпадающих оснований, известных под буквами A, T, G, и C. После покрытия наночастиц химически стандартизированной «строительной платформой» и добавления удлиняющих молекул, с которыми ДНК легко соединяется, ученые прикрепляют дополнительные разработанные в лаборатории нити ДНК к двум разным типам наночастиц, которые хотят соединить. Естественное соединение совпадающих нитей „самособирает“ частицы в трехмерное множество, состоящее из миллиардов частиц. Изменение длины компоновщиков ДНК, их поверхностная плотность на частицах, и другие факторы дают ученым возможность управлять и оптимизировать различные типы недавно сформированных материалов и их свойства.

«Наше исследование показывает, что ДНК-управляемые методы сборки делают возможным создание крупномасштабных суперрешеточных нанокомпозитов из широкого спектра доступных нанокомпонентов, включая магнитные, каталитические и флуоресцентные наночастицы», отметил физик Олег Гань. „Этот прогресс основан на нашей предыдущей работе с более простыми системами, где мы показали, что соединение наночастиц с разными функциями может повлиять на работу отдельных частиц, и предлагает пути для производства новых материалов с комбинированными, усиленными или даже совершенно новыми функциями“.

Будущие применения могут включать квантовые точки, чье флуоресцентное свечение может контролироваться внешним магнитным полем, для новых типов переключателей или датчиков; золотые наночастицы, которые синергистично увеличивают яркость свечения квантовых точек; или каталитические наноматериалы, которые поглощают «яды», обычно разрушающие эффективность.

«Современные наносинтетические методы предлагают ученым разные типы наночастиц с широким спектром атомных элементов», сообщил Югань Жань, первый автор работы. „Наш подход позволит ученым исследовать соединение частиц наиболее рациональным способом“.

21.10.2013