Ученые применили новый подход для создания наноматериалов

Ученые из Йенского университета Фридриха Шиллера и Эрланген-Нюрнбергского университета имени Фридриха Александра (оба в Германии) успешно разработали наноматериалы, используя так называемый подход «снизу вверх». Исследователи используют тот факт, что кристаллы во время кристаллизации часто растут в определенном направлении. Полученные наноструктуры могут быть использованы в различных технологических приложениях.

Ученые описывают структуры как червеобразные стержни с украшениями, в которые встроены сферические наночастицы. В эксперименте использовался кремнезем, но также можно использовать проводящие наночастицы или полупроводники — или даже смеси, которые можно избирательно распределить в нанокристаллах с помощью нашего метода. Соответственно, диапазон возможных применений в науке и технике широк: от обработки информации до катализа.

Основной целью этой работы было понимание метода приготовления. Для создания наноструктур существует два разных подхода: более крупные частицы измельчаются до нанометровых размеров или структуры создаются из более мелких компонентов. Ученые стремились понять и контролировать этот процесс построения. Для этого команда использовала отдельные частицы диоксида кремния и привитые цепочечные полимерные молекулы в качестве своего рода оболочки.

В ходе этого процесса команда обнаружила интригующий феномен. Для кристаллизации полимера требуются крошечные количества, которые не связаны с поверхностью частицы, но свободно присутствуют в реакционном растворе, действуя как своего рода клей. Было обнаружено, что необходимые количества настолько малы, что их едва можно обнаружить.

С помощью компьютерного моделирования, которое отображало поведение в различных масштабах, исследователям удалось разобраться в сложных молекулярных процессах, лежащих в основе формирования наноструктур.