Наука и технологии России

Вход Регистрация

Российские учёные создали нанокомпозит, управляемый светом

Группа учёных из Московского государственного университета тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова, Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, Института проблем химической физики РАН, взяв за основу фотохромный лиганд и селенид кадмия, синтезировала композит, свойства которого можно изменять путём облучения его светом определённой длины волны. Полученный гибридный материал можно использовать в фотоуправляемых «умных» устройствах.

Целенаправленное изменение свойств фотохромных веществ с помощью светового воздействия – чрезвычайно популярное направление исследований. Как правило, успешные результаты таких работ ложатся в основу прототипов так называемых умных устройств (smart-devices): молекулярных оптических переключателей, фотоуправляемых логических модулей, сенсорных устройств для детекции ионов. Они находят применение в биоинформатике, наномедицине и других отраслях прикладной науки и техники. Чтобы придать этим разработкам более совершенную форму, необходимы дальнейшие исследования и эксперименты по управлению характеристиками материалов.

В последнем номере журнала «Российские нанотехнологии» вышла статья, посвящённая результатам работ по данной теме группы исследователей из трёх российских организаций науки и образования – Московского государственного университета тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова, Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, Института проблем химической физики РАН. Учёные синтезировали фотоуправляемый композит, взяв за основу органический материал – фотохромный лиганд и неорганический – наночастицы соли кадмия.

Авторам исследования удалось добиться того, чтобы молекулы лиганда могли закрепляться на поверхности наночастиц селенида кадмия, образуя, таким образом, композитное соединение.

Для какой же цели учёные совместили в одном материале органические молекулы и неорганическую соль? Суть в следующем.

Неорганическим нанокристаллам селенида кадмия (учёные называют их еще квантовыми точками) присуще такое свойство, как управляемая флуоресценция. Флуоресценция – это способность некоторых атомов и молекул сначала поглощать фотоны определённой энергии (длины волны), а затем излучать фотоны меньшей энергии (более длинной волны). Таким эффектом, например, обладают флуоресцентные краски. Они способны поглощать невидимое глазу ультрафиолетовое излучение солнечного спектра и испускать волны уже в видимой области. За счёт этого их цвет очень насыщен. С эффектом флуоресценции знакомы посетители ночных клубов, которые могут наблюдать, как светится тоник в лучах ультрафиолета.

Флуоресцентные свойства квантовых точек селенида кадмия выгодно отличаются от таковых для органических флуоресцентных молекул, а именно последние широко используются в биологии и медицине. Например, длина волны, которую будут испускать квантовые точки, зависит от размера этих наночастиц. Меняя размер наночастиц, можно задавать область спектра, в которой они будут излучать. Эти и некоторые другие свойства позволяют получать системы для визуализации единичных молекул с хорошей чувствительностью и яркостью изображения, что делает перспективным применение неорганических квантовых точек в наносенсорике.

В данной работе учёные использовали частицы селенида кадмия диаметром в 3,7 нм. Наночастицы такого размера характеризуются спектром поглощения в видимой области с максимумом при 585 нм.

Фотохромный лиганд же способен под действием света менять свою конфигурацию, и за счёт этого изменять величину и спектр флуоресценции квантовых точек селенида кадмия. В исходном композите наблюдается интенсивная флуоресценция квантовых точек при 598 нм. При облучении коротковолновым светом лиганд меняет свою конфигурацию, и композит флуоресцирует при 670 нм. Если композит поместить на некоторое время в темноту или облучить видимым светом, то молекула лиганда вернётся в первоначальное состояние, а композит – к исходной флуоресценции.

Таким образом, авторскому коллективу удалось получить композит, свойства которого можно направленно менять путём его облучения светом определённой длины волны. Причём это изменение обратимо, и композит можно легко вернуть в первоначальное состояние. Получается своего рода оптический переключатель. Полученные результаты открывают хорошую перспективу для использования систем подобного типа при создании прототипов фотоуправляемых smart-устройств.

Работа поддержана РФФИ (гранты № 09-03-00565а, 09-04-01003а), ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009–2013 годы (государственный контракт № 16.740.11.0177), грантом Президента РФ по поддержке исследований молодых кандидатов наук № МК-6877.2012.4.

Источник информации: Звездин К.В., Беликов Н.Е., Лаптев А.В., Лукин А.Ю., Демина О.В. и др. Новые гибридные фотохромные материалы c переключаемой флуоресценцией. «Российские нанотехнологии», № 5–6.

РЕЙТИНГ

4.80
голосов: 10

Обсуждение