Японские ученые совершили прорыв в области наноматериалов: они обнаружили, что наночастицы золота способны динамически менять свою структуру в зависимости от внешних условий, Исследование, опубликованное в Journal of the American Chemical Society, раскрывает потенциал создания адаптивных материалов нового поколения.
Команда из университета Тохоку изучала поведение наночастиц золота на границе раздела воздуха и воды. Частицы были покрыты двумя типами органических молекул: термочувствительными дендронами (дендритными жидкокристаллическими молекулами) и простыми лигандами с линейной цепью.
Эксперименты показали, что при комнатной температуре наночастицы формируют изолированные островковые структуры. Но при повышении температуры до 40°C они постепенно преобразуются в цепочечные, а затем — в крупные сетчатые структуры. При механическом сжатии слоя процесс идет в обратном направлении. Сетчатые образования снова превращаются в отдельные островки.
Ключевое открытие состоит в том, что незначительные изменения на молекулярном уровне вызывают масштабные структурные преобразования во всем слое наночастиц.
Эта работа показывает, как очень незначительные изменения на молекулярном уровне могут привести к кардинальным структурным преобразованиям в системах наночастиц. Мы считаем, что это открытие дает новые возможности для разработки умных и адаптивных материалов, которые динамически реагируют на окружающую среду
Механизм явления ученые изучили с помощью рентгеновских измерений на синхротроне DESY в Гамбурге. Выяснилось, что два типа поверхностных молекул перераспределяются по поверхности частиц в ответ на внешние воздействия, меняя их видимую симметрию и запуская реорганизацию всей системы.
Практическое значение открытия велико. Контролируемая реорганизация расположения наночастиц позволяет настраивать их оптические, электронные и магнитные свойства. Это открывает путь к созданию материалов с управляемыми характеристиками, например, покрытий, реагирующих на температуру и давление без использования электроники. Сейчас исследователи продолжают изучать возможности применения технологии.
Ранее Наука Mail рассказывала, что в России изобрели нанотермометр для работающих чипов.
