Группа исследователей Томского политехнического университета (ТПУ) в содружестве с коллегами из Университета химии и технологии (Прага) сделала важный шаг в управлении свойствами наноматериалов. Благодаря поддержке Российского научного фонда ученые разработали эффективный способ направленно изменять характеристики отдельных наночастиц, открывая стремительные перспективы для дальнейших прикладных исследований в области нанотехнологий и сенсорики.
Прорыв в модификации наночастиц: золотые наностержни с уникальной поверхностью
В рамках новаторской работы исследовательская группа впервые осуществила комбинированное изменение химических свойств поверхности золотых наностержней. Используя новые технологические подходы, ученые добились того, чтобы один конец каждой наночастицы был гидрофобным, а боковые стороны — гидрофильными. Проще говоря, частица одновременно способна отталкивать и привлекать жидкость, что предоставляет фундаментальные и прикладные возможности для создания новых материалов и приборов.
Павел Постников, доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ, комментирует достижения команды: «Наша команда добилась получения наночастиц с различными функциональными группами на разных участках поверхности. Это позволяет значительно расширить их возможности для интеграции в современные наноматериалы и сенсоры. Традиционные подходы к получению столь сложных структур требуют многоступенчатых процедур и зачастую имеют слабую масштабируемость. Разработанная учащимися и коллегами технология заметно проще, что делает её более привлекательной для будущих промышленных решений».
Суть инновационного метода: сочетание двух химических реакций
Ключом к успеху нового метода стала последовательная обработка золотых наностержней с разной длиной сторон двумя типами реактивов — иодониевыми и диазониевыми солями. На первом этапе наностержни помещали в раствор иодониевых солей. При воздействии света строго определённой волны запускался процесс локализованного плазмонного резонанса, в результате чего концы частиц обогащались гидрофобными органическими соединениями.
Затем проводилась аналогичная процедура с использованием диазониевых солей, но уже для боковых поверхностей. В результате появлялись функциональные участки, обладающие свойствами гидрофильности, то есть способные эффективно притягивать молекулы воды. Такое зонирование свойств на одной наночастице заметно расширяет возможности современного материаловедения, предлагая инструменты тонкой настройки взаимодействия с биомолекулами или химическими веществами.
Актуальность результатов и перспективные применения
Как отмечает Павел Постников, данное исследование закладывает основы для новых принципов управления свойствами наноматериалов через индивидуальную модификацию частиц. Полученные структуры особенно перспективны для разработки сенсорных устройств, способных селективно реагировать на определённые группы молекул, — например, на фосфолипиды, сходные с полученными наноструктурами по ряду физических характеристик.
Сегодня подобные инновационные наночастицы способны вывести на новый уровень создание биосенсоров, катализаторов и материалов для медицинских и экологических применений. Современный подход сокращает количество стадий химической обработки и позволяет избежать сложных технологических барьеров при масштабировании и промышленной реализации.
Международное сотрудничество и поддержка Российского научного фонда
Успешная реализация амбициозного проекта стала возможна благодаря слаженной работе специалистов Томского политехнического университета и Университета химии и технологии (Прага). Содействие Российского научного фонда позволило команде развернуть комплексные эксперименты и выйти на принципиально новые рубежи исследований. Совместная деятельность укрепляет международные научные связи, а полученные результаты уже сейчас вызывают большой интерес у ведущих учёных и промышленных партнёров.
В заключении, ученые отмечают, что предложенный подход не ограничивается только золотыми наностержнями и может применяться ко множеству других типов наночастиц, что раскрывает широкие горизонты для дальнейших изысканий. Перспективы применения столь гибких технологий — от создания новых материалов до разработки высокоточечных сенсоров — несомненны и во многом определяют векторы развития современной нанонауки.
Источник: scientificrussia.ru
