Химики выполнили «хирургическую операцию» на наночастице

Ученые под руководством сотрудника Университета Карнеги — Меллон впервые смогли точечно изменить наночастицы. Они удалили два атома металла из наночастицы, состоящей из 23 атомов золота. О результатах рассказывается на страницах журнала Science Advances.

«Нанохимия — сравнительно молодое направление, ей всего около 20 лет. Мы мчались, чтобы догнать такие области, как органическая химия, которой более 100 лет, — говорит глава коллектива Жунчао Цзинь. — Органические химики научились "пришивать" функциональные группы к молекулам достаточно давно, например, присоединять пенициллин для улучшения лечебных функций. Мы мечтали о чем-то похожем в области наук о наномире. Разработка наночастиц с атомарной точностью позволяет воплотить эту мечту в жизнь».

Для «нанохирургии» исследователям необходимы одинаковые с точностью до атома частицы, которые можно регулярно получать. Лаборатория Цзиня как раз находится в авангарде таких работ: они разработали технологию получения частиц, причем каждый раз те выходили одинакового размера. Имея под рукой подобные частицы, они стали изучать их структуру и то, как она влияет на их свойства и функциональность.

Операция была проведена на наночастицах из 23 атомов золота, окруженных органическими молекулами, состоящими из серы, углерода и водорода. Сперва ученые добавляли соединения серебра с такой же органической молекулой, которая связывалась с золотой частицей только в двух местах. Затем добавлялся лиганд, состоящий из атомов золота, хлора, фосфора, углерода и водорода, в результате чего атомы серебра замещались и соединялись с хлором.

Авторы также выяснили, как структура частицы влияет на ее оптические свойства и роль поверхности в фотолюминесценции. В частности, проведенная операция увеличила фотолюминесценцию частицы примерно в десять раз, что может пригодиться, в том числе, при визуализации биологических процессов, диагностики рака и производстве светодиодов.