Наночастицы — это крошечные частицы, состоящие из центрального твердого ядра, к которому часто прикреплены молекулы, называемые лигандами. Наночастицы могут самоорганизовываться в решетчатые образования, которые обладают уникальными оптическими, магнитными, электронными и каталитическими свойствами.
Экспериментаторы во главе с Рафалом Клайном, профессором химии в Институте науки Вейцмана в Израиле и соответствующим автором статьи, создали тонкие решетчатые структуры, состоящие из двух видов наночастиц: одна с магнетитовым ядром, а другая с золотым ядром.Чтобы сформировать эти тонкие решетчатые структуры, наночастицы самоорганизуются в слое высыхающего растворителя, плавающего на другой жидкости, в которой частицы нерастворимы.«Механизмы самосборки в тонком слое растворителя отличаются от тех, которые работают, когда наночастицам позволяют самоорганизоваться в объемных растворителях», — пояснил Крал.
Экспериментаторы также разработали метод химического травления одного из двух типов наночастиц из самоорганизующихся решетчатых структур. Полученный материал имел крошечные, равномерно расположенные отверстия.Затем экспериментаторы обратились к группе теоретической химии Краля, в которую входила Лела Вукович, доцент химии Техасского университета в Эль-Пасо, чтобы помочь им понять, как эти решетки образовывались.Крал и Вукович использовали моделирование атомистической молекулярной динамики, чтобы точно смоделировать, как две разные наночастицы самоорганизуются в тонкие решетчатые структуры.
Они обнаружили, что в зависимости от типа жидкостей, используемых в этом процессе, наночастицы самоорганизуются в разные структуры.«Основываясь на известных свойствах наночастиц и различных жидких поверхностях, на которые они были помещены, мы смогли предсказать, как и почему формируются различные решетки», — сказал Крал, чья группа тщательно изучила, как наночастицы взаимодействуют с образованием сложных сверхструктур.