Исследователи из Токийского университета успешно визуализировали геометрическую структуру растущих золотых нанокластеров на самых ранних стадиях развития. В ходе этого процесса они синтезировали новую структуру, которую назвали «золотыми квантовыми иглами». Благодаря своей чувствительности к свету в ближнем инфракрасном диапазоне эти «иглы» могут обеспечить гораздо более высокое разрешение биомедицинской визуализации и более эффективное преобразование световой энергии.

Золото — важнейший для современных нанотехнологий химический элемент, обладающий уникальной наноструктурой и свойствами. Наноскопические кластеры золота, состоящие менее чем из 100 атомов, обычно синтезируются путем восстановления, то есть присоединения электронов, к ионам-прекурсорам золота в присутствии защитных лигандов. Однако синтез золотых кластеров требуемого размера, формы и состава по-прежнему представляет собой сложную задачу, пишет Science Daily.

Таким образом, исследователи поставили перед собой задачу определить геометрическую структуру золотых нанокластеров на начальных стадиях их формирования. Они использовали несколько необычные условия синтеза, чтобы изучить кластеры на самых первых стадиях роста. Рентгеноструктурный анализ монокристаллов показал, что золотые нанокластеры растут анизотропно, с разной скоростью в разных направлениях.

Более того, ученые заметили совершенно новую структуру: нанокластеры продолговатой формы, состоящие из треугольных тримеров и тетраэдрических тетрамеров. Исследователи назвали их «золотыми квантовыми иглами», поскольку электроны, заключенные в этих нанокластерах, демонстрируют квантовое поведение.

Структурные снимки, полученные исследователями при поэтапном росте золотых нанокластеров, вносят значительный вклад в наше понимание механизма их формирования. Однако команда ученых уже думает о следующих шагах.

«Мы хотели бы изучить возможность синтеза других, уникальных нанокластеров, совершенствуя условия синтеза, — сказал Цукуда Тацуя, один из исследователей. — Мы также хотели бы сотрудничать с другими экспертами в применении золотых квантовых игл, использовании их выдающихся оптические свойств».

В прошлом году ученые из Японии смогли вырастить нанотрубки из вольфрама и серы так, чтобы они были ориентированы в одном направлении.