Золотая клетка для наночастиц

Физикам удалось синтезировать полую золотую молекулу — аналог фуллеренов

Первый металлический аналог фуллерена синтезирован в США. Самая маленькая из трех молекул состоит всего из 16 атомов золота и по виду больше похожа на драгоценный камень, чем на шар.

Золотой аналог фуллерена синтезировали американские физики. Как сообщает PhysOrg со ссылкой на онлайн-публикацию в Proceedings of the National Academy of Sciences, это первые металлические полые структуры.

Минимальное число атомов углерода, необходимых для создания полой замкнутой молекулы, — 60. Для создания аналога из золота потребовалось намного меньше атомов, отмечает Лай Шэн Ван — руководитель исследования, профессор физики из Университета штата Вашингтон.

По словам профессора Вана, синтезированные ими молекулы состоят из 16,17 и 18 атомов золота. Они образуют треугольники, из которых и формируются в дальнейшем более сложные структуры.

«Наши кластеры по форме больше похожи на драгоценные камни, чем на классические фуллерены», — говорит профессор. По его словам, поперечный размер структур колеблется в районе шести ангстремов. Что в принципе достаточно для захвата и удерживания посторонних атомов внутри молекул.

Металлические аналоги фуллеренов Ван искал довольно давно. По его словам, эта идея родилась у него еще в те времена, когда он работал в лаборатории Ричарда Смоли (в 1985 году Г. Крото (Англия, Сассекский университет), Хит, О'Брайен, Р.-Ф. Керл и Р. Смолли (США, Университет Раиса) первыми обнаружили молекулу фуллерена при исследовании масс-спектров паров графита после лазерного облучения твердого образца).

Читайте также

«Сначала мы подозревали, что молекула Au32 — именно то, что мы ищем. Однако последующие анализы показали, что это компактный кластер, в котором никаких пустот нет. Вообще, все проблемы с металлами возникали из-за того, что те никак не хотели образовывать полые структуры. Энергетически им было намного выгоднее компактизироваться (говоря проще, схлопнуться) в плотные кластеры. Тогда мы обратились к более простым структурам, которые содержат менее 20 атомов золота, и добились успеха», — говорит физик.

Более ранними исследованиями установлено, что структуры с числом атомов золота меньше 14 — плоские. Поэтому физики пошли по нарастающей. 15-атомный кластер также оказался плоским, а у структур с числом атомов больше 19 часть атомов оказывалась внутри молекулы.

И только молекулы с числом атомов 16,17 и 18 оказались, во-первых, объемными, а во-вторых, содержали только поверхностные атомы золота.

Профессор Ван пояснил, что Au16 можно получить за счет изъятия четырех угловых атомов золота из неполой структуры Au20 и последующим подогревом оставшейся структуры. Когда сообщенная системе энергия превышает энергию активации, необходимую для перестройки, атомы сами выстраиваются в наиболее энергетически выгодную структуру.

врез №
skin: article/incut(default)
data:

{
    "_essence": "test",
    "incutNum": 2,
    "repl": "<2>:{{incut2()}}",
    "type": "1",
    "uid": "_uid_639960_i_2"
}

Полученные молекулы устойчивы при комнатной температуре и вполне могут существовать самостоятельно.

Более того, ученые подозревают, что внутрь золотых клеток можно захватить достаточно большое число других атомов. Правда, подозрения группы Вана пока основаны только на теоретических расчетах — к экспериментам по инкапсулированию они еще не приступали.

Последнее время золото все чаще используется в нанотехнологиях.

Например, недавно разработан метод доставки ДНК в живую клетку при помощи наночастиц золота. Кроме того, выяснился механизм воздействия наночастиц золота на аутоиммунные заболевания человеческого организма.

Подробнее узнать о свойствах наночастиц можно здесь.