Наноаквариумы позволили увидеть самосборку наночастиц

Инженеры из Университета Иллинойса впервые смогли наблюдать взаимодействия коллоидных наночастиц золота в процессе самосборки в реальном времени. Для этого они поместили частицы в крошечные контейнеры, похожие на аквариумы, и применили метод просвечивающей электронной микроскопии в жидкой фазе (liquid-phase TEM).

Ранее изучение самосборки коллоидных наночастиц, которые используются в LED-дисплеях, солнечных элементах и батареях, было ограничено статичными снимками с помощью электронных микроскопов. Новый метод позволил зафиксировать динамику взаимодействий в жидкости, что раньше было невозможно.

«Процесс коллоидной самосборки всегда был чем-то вроде чёрного ящика», — говорит профессор материаловедения Цянь Чэнь, соавтор исследования, опубликованного в Nature Communications. — «Частицы ведут себя как атомы и молекулы, и теперь мы можем видеть, что именно происходит».

Ключевые результаты:

• Форма управляет сборкой: Исследование показало, что форма наночастиц напрямую влияет на тип формирующихся материалов. Контролируя форму, можно управлять тем, как частицы соединяются друг с другом, подобно сборке из наноконструктора.
• Количественный анализ: Метод позволяет отслеживать траекторию и кинетику движения частиц, что даёт возможность количественно описать законы скорости сборки.
• Выбор золота: Для экспериментов использовали золото, так как оно обеспечивает отличный контраст под электронным микроскопом, стабильно и малотоксично, что важно для потенциальных биомедицинских применений.

Перспективы применения:

• Фототермическая терапия: Коллоидное золото может концентрировать электромагнитное излучение (например, свет) и генерировать тепло. Это свойство можно использовать для целевого разрушения раковых клеток.
• Изучение биомолекул: Метод liquid-phase TEM открывает путь к наблюдению за самосборкой и изменением формы белков в их естественной жидкой среде, без необходимости заморозки или кристаллизации.