Когда золото пропадает, это значит, что у кого-то точно будут проблемы. Однако на наноуровне такое развитие событий способно помочь собрать больше информации о материалах определённого типа. Свежее открытие, позволяющее замещать наночастицы золота биологическими молекулами сопоставимого объёма, дало возможность создать материал с невиданной доселе структурой, которая могла бы обеспечить появление новых свойств.

В исследовании, проведённом под руководством профессора Чада А. Миркина из Северо-Западного университета (США), рентгеновские лучи высокой интенсивности, полученные на синхротроне APS (Advanced Photon Source) в Аргоннской национальной лаборатории Минэнерго США, использовались для того, чтобы рассмотреть суперячейки, образованные наночастицами.

Рис. 1. Использование трёхмерного спейсера при ДНК-программируемой крастализации наночастиц золота (рисунок Chad A. Mirkin / Northwestern University).

Суперячейки обладают несколькими характеристиками, которые делают их особенно интересными для материаловедов. Например, они характеризуются наличием дальнего порядка (хотя эта дальность и конечна, в отличие от традиционных кристаллических веществ), что делает возможным программирование желаемых характеристик материала.

В более ранних экспериментах, проведённых в Аргоннской лаборатории, изучался эффект от использования ДНК в качестве своего рода клея, призванного дополнительно укреплять кристаллическую решётку. При этом было показано, что

ДНК является многоцелевым инструментом, который направляет наночастицы, приводя к образованию разнообразнейшего набора одно-, двух- и трёхмерных суперячеек, где параметры ячейки и её симметрия зависят от длины ДНК, а также от размера и формы использованных частиц.

Вначале, инкорпорируя вместо наночастиц золота чужеродные органические частицы на основе ДНК, единственным предназначением которых является заполнение пустого объёма (спейсер), исследователи смогли трансформировать элементарную ячейку объёмно-центрированного куба в простую кубическую ячейку. Затем эта методика была распространена на другие бинарные ячейки, что дало возможность синтезировать множество весьма экзотических решёток, включая одну, которая не имеет ни природных, ни синтетических эквивалентов.

Иначе говоря, использование таких органических спейсеров на основе ДНК позволяет выстраивать внутренний объём суперячейки по своему желанию.

Следующим шагом в продолжение этого исследования будет изучение того, на какие свойства способны эти необычные ячейки, благодаря различному расположению наночастиц.

С деталями работы можно ознакомиться, открыв январский выпуск журнала Nature Nanotechnology.