Ученые смогли управлять атомами, чтобы построить золотые нанозвезды
Биоподобную молекулу, способную направлять атомы золота для формирования нанозвезд идеальной формы, разработали исследователи из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) министерства энергетики и Вашингтонского университета (UW) в Сиэтле, США, 1 апреля сообщают на сайте управления науки министерство энергетики США.
Исследование проводилось в рамках проекта по разработке правил проектирования пептоидов для производства наноматериалов с настраиваемыми свойствами.
Старший научный сотрудник PNNL Чун-Лонг Чен пояснил, что звездообразные металлические наноматериалы демонстрируют уникальные оптические свойства, называемые плазмонными, которые можно использовать для обнаружения раковых клеток и патогенных бактерий, а также для других приложений в области национальной безопасности и здравоохранения.
Для создания таких наночастиц, команда исследователей тщательно настроила последовательности пептоидов — программируемого белковоподобного синтетического полимера. «Пептоиды предлагают уникальное преимущество в достижении контроля на молекулярном уровне», — рассказал Чен.
В проведенном исследовании пептоиды способствовали объединению атомов золота друг с другом с образованием более крупных пятикратных двойников, а также стабилизировали грани кристаллической структуры. Такой подход учеными был заимствован у природы, которая создала белки, способные контролировать создание материалов с расширенными функциями.
«Увидеть» формирование звезд в растворе на наноуровне исследователем помогла просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ), обеспечив глубокое понимание того, как пептоиды управляют процессом, и показав роль прикрепления частиц и стабилизации граней при контроле формы.
Получив наносозвездие, ученые применили моделирование молекулярной динамики — межфазных явлений между несколькими различными пептоидами и поверхностями частиц, для того чтобы получить уровень детализации, который невозможен при эксперименте, и понять, почему определенные пептоиды могут управлять формированием идеальных звезд.
Проведенное исследование является частью будущих работ, в которых с помощью модели можно будет управлять экспериментальным проектированием в цикле, который, как надеется команда, приведет к предсказуемому синтезу наноматериалов с желаемыми плазмонными свойствами.
Результаты первого этапа такой работы команда исследователей опубликовала в журнале Angewandte Chemie.
