В своем открытии того, что вскоре станет возможным использование наноразмерных сенсоров и штрихкодов, ученые Университета Северной Каролины (North Carolina State University) применили специальный тип небольших органических соединений, которые будучи нагретыми до определенной температуры прикрепляются к поверхности слоя тонкой полимерной пленки и могут обратимо погружаться в нее при повторном нагреве.

Селективно добавляя некоторое количество частиц на поверхность и затем прикрепляя их, появляется возможность направленно конструировать образцы с заданным распределением частиц. Подобные подходы направленной работы с поверхностью ученые считают «святым Граалем» современной нанотехнологии, поскольку прикрепление определенных веществ к поверхности является довольно трудной задачей. Данная технология может использоваться для нанесения микроскопических многоразовых штрихкодов, или флуоресцирующих опознавательных знаков, которые могут быть спрятаны при сильном нагреве или в присутствии определенных химических веществ.

Рис. 1. Распределение полимерных наночастиц изменяется в процессе отжига

Профессора Химической и Биомолекулярной Инженерии Ян Гензер (Jan Genzer) и Ричард Спонтак (Richard Spontak) в соавторстве с группой из Мельбурна (Австралия), инженеры которой сконструировали необходимые для сорбции частицы, опубликовали результаты своих исследований в журнале Nano Letters («Autophobicity-Driven Surface Segregation and Patterning of Core-Shell Microgel Nanoparticles»).

Ученые использовали особенный тип органических наночастиц, называемых core-shell microgel, основа которых образована из сетчатого полимера DVB (дивинилбензин), а на поверхности находятся чешуйки из PMMA (полиметилметакрилат).

«Многие полимеры имеют цепочечное строение, они слишком длинные и образуют клубки, подобные спагетти. Используемые нами полимерные частицы напоминают мячик для сквоша (один полимер) с ворсинками на поверхности (второй полимер)», – поясняет профессор Спонтак.

Нагрев таких примерно 30-нанометровых частиц, которые в сотни раз меньше в диаметре, чем человеческий волос, позволяет им проникать под поверхность полимера и выныривать обратно – как субмарина подходит к поверхности воды.

«Эта технология позволяет нам разместить частицы так как мы хотели – на поверхности тонкой пленки,– комментирует профессор Гензер. – Она может быть использована для создания многоразовых штрих-кодов или для других рабочих полимерных поверхностей».

Мария Костюкова