В новом исследовании, проведенном в Аргонской национальной лаборатории (Argonne National Laboratory), старейшем национальном исследовательском центре Министерства энергетики США, ученые впервые увидели самосборку наночастиц в цепи, наблюдая происходящее в режиме реального времени.
Ученые облучали крошечные жидкие “ячейки”, которые содержали положительно заряженные наночастицы золота, интенсивным пучком электронов, генерируемых с помощью просвечивающего электронного микроскопа. Часть электронов, которые не проникали в клетки, а пролетали мимо, поглощались жидкостью в камере. Эти “увлажненные” электроны, так исследователи назвали электроны, поглощенные жидкой средой, притягивали положительно заряженные наночастицы, и постепенно снижали интенсивность поверхностного заряда этих наночастиц.
По мере того, как «увлажненные» электроны снижали положительный заряд, покрывающий наночастицы, последние переставали отталкиваться друг от друга с прежней силой. Более того, появившееся вдруг относительное притяжение приводило к тому, что они начали скачкообразно соединяться в длинные цепи. Эта самосборка наночастиц была известна уже давно, но впервые ученым удалось наблюдать это явление в реальном времени.
“Время от времени мы обнаруживаем в поведении наночастиц то, что пока не совсем понятно для ученых, – сказал Юзи Лю (Yuzi Liu), ведущий автор исследования Аргонской национальной лаборатории. – Для того чтобы использовать тот гигантский потенциал, который заложен в наночастицах, в самых разных приложениях и устройствах, от крошечных машин до огромных генераторов энергии, требуется полное понимание того, как эти наночастицы функционируют на самых разных физических уровнях”.
Открытая самоорганизация наночастиц особенно интересна ученым, так как может привести к созданию новых материалов, которые, в свою очередь, могут сыграть решающую роль в разработке новых технологий, например в области энергетики.
“Когда мы изучаем механизм самосборки, то мы пытаемся использовать природу как трамплин, позволяющий совершить прыжок в области создания искусственных материалов”, – сказал Тияна Райх (Tijana Rajh), руководитель группы, проводившей исследования.
Наночастицы, которые изучались в процессе эксперимента, были настолько крошечными, всего несколько десятков нанометров в диаметре, что их не возможно было бы исследовать с помощью оптического микроскопа. Поэтому ученые использовали жидкую ячейку и электронный микроскоп в Центре Наноразмерных Материалов (Center for Nanoscale Materials). Юзи Лю и его коллеги смогли создавать короткие фильмы, показывающие быстрое движение наночастиц, в процессе того, как их поверхностный заряд связался с «увлажненными» электронами.
Результаты исследования под названием «Визуализация самосборки заряженных наночастиц золота в реальном времени», были опубликованы в журнале Американского химического общества.
По данным – phys.org
