Новые наночастицы имеют состоящее из 32 атомов серебра ядро, которое ведет себя как «единый атом» с электронной оболочкой, подобной оболочке атома инертного газа – криптона. Такая структура делает атомы серебра в наночастицах чрезвычайно устойчивыми к химическим воздействиям. В королевстве наночастиц пока царствует золото. Стабильные и простые в обращении, золотые наночастицы применяются для исследования клеток, транспортировки лекарств и детектирования биомаркеров болезней. Серебро, напротив, имеет плохую репутацию, так как относительно легко окисляется, из-за чего свойства серебряных наночастиц слишком быстро ухудшаются.
Но ситуация может вскоре измениться. Две независимые группы химиков сообщили, что ими разработаны методы изготовления стабильных серебряных наночастиц в макроскопических количествах.
Наночастицы, изготовленные группой Терри Бигиони из Толедского Университета (США), содержат по 44 атома серебра каждая. В центре частицы находится компактное стабильное ядро, состоящее из 12-атомного полого икосаэдра, окруженного 20-атомным додекаэдром. Оставшиеся 12 атомов серебра, связанные с молекулами, содержащими серу, образуют вокруг ядра наночастицы защитную «клетку». Диаметр наночастицы – менее 3 нм. Частицы серебра таких размеров имеют оптические и химические свойства, сильно отличающиеся от свойств крупных частиц этого металла.
Рецепт изготовления новых наночастиц включает в себя дешевую соль – нитрат серебра и нескольких других недорогих реагентов, которые перемешивают в водном растворе этилового спирта. Простой и надежный метод дает выход готового продукта более 95% и позволяет изготовить до 140 г серебряных наночастиц в одной партии – в сотни раз больше по сравнению с обычными количествами в производстве наночастиц. По словам Бигиони, процесс настолько прост, что его может легко осуществить любой старшеклассник.
Группе ученых, возглавляемая химиком Нанфеном Чжэном из Сямэньского университета (Китай), тоже удалось изготовить 44-атомные серебряные наночастицы. Китайские исследователи использовали другой «рецепт», но в результате получили очень похожий продукт.
При изготовлении наночастиц обычными методами получаются частицы множества разных размеров, а их качество меняется от партии к партии. В процессах Бигиони и Чжэна всегда получаются частицы, содержащие 44 атома металла, ни больше ни меньше. Это позволяет получить конечный продукт предсказуемого качества, что очень важно при получении разрешений на использование его в биомедицинских целях.
Новые наночастицы будут востребованы и в солнечной энергетике. Кластеры атомов серебра способны поглощать примерно в десять раз больше света, чем рутениевые краски в сенсибилизированных красителем солнечных батареях. Как сообщается, Бигони уже ведет коммерческие переговоры с одной из компаний-производителей солнечных батарей.
| 