Ученые MIT нарушают 20-летнее правило и открывают никогда ранее не виденные кристаллические структуры
Исследователи MIT показали, что сверхгибкие молекулярные соединители с электрическими зарядами позволяют управлять сборкой наночастиц и создавать новые кристаллические решетки
Короткое резюме
Ученые MIT и их коллеги обнаружили, что для организации наночастиц в упорядоченные структуры можно использовать не жесткие, а предельно гибкие молекулярные соединители. Это противоречит догме, которой материаловеды придерживались около 20 лет, и позволяет получать кристаллические структуры, ранее не наблюдавшиеся. Результаты описаны в статье, которая должна появиться в журнале «Nature Materials».
Традиционно управлять сборкой наночастиц пытались через изменение их формы или отдельных участков поверхности, а молекулярные линкеры (соединители) старались делать жесткими, чтобы фиксировать углы связей. Однако такие методы сложны, специализированы и плохо масштабируются. Команда MIT пошла противоположным путем: наночастицы снабдили очень гибкими полимерными соединителями с заряженными концами. Противоположные заряды притягиваются, соединители изгибаются и перестраиваются при сближении частиц, а их гибкость ограничивает число соседей, с которыми может связаться каждая наночастица. Меняя размеры частиц и длину молекулярных цепей, исследователи смогли регулировать сборку.
В результате удалось получить более открытые, менее плотно упакованные суперрешетки и новые кристаллические структуры. По мнению авторов, подход может приблизить создание настраиваемых «дизайнерских» материалов, в которых свойства отдельных наночастиц выбираются независимо от итоговой структуры сборки. Потенциальные применения включают фотонику (область науки и техники, связанную с использованием света для передачи и обработки информации), химический катализ, медицину, сельское хозяйство, электронику и энергетику, хотя для коммерческого использования потребуется дальнейшая разработка.
Нарушена 20-летняя догма
Ранее считалось, что для точной сборки наночастиц нужны жесткие соединители, а отклонения приводят к сбою; MIT показал, что предельная гибкость тоже работает
Заряженные гибкие соединители управляют связями
Соединители с положительными и отрицательными зарядами притягиваются, перестраиваются при сборке и естественным образом ограничивают число связей каждой наночастицы
Получены невиданные ранее кристаллические структуры
Регулируя размер частиц и длину полимерных цепей, исследователи создали более открытые наночастичные суперрешетки вместо обычных плотно упакованных структур
Открыт путь к настраиваемым материалам
Метод может позволить независимо выбирать свойства наночастиц и их пространственную организацию для применений в электронике, медицине, энергетике и катализе (ускорении химических реакций)
Текст сгенерирован с использованием ИИ
