Химики синтезировали «коллоидные горшочки»

Химики из Германии и Великобритании научились синтезировать наночастицы в виде «горшка», то есть с полостью внутри. На основе новых структур ученые создали «коллоидные соединения включения», по аналогии с молекулярными комплексами «хозяин-гость». Работа опубликована в Angewandte Chemie International Edition.

Схема синтеза состояла из нескольких принципиальных этапов. Вначале авторы использовали метод газофазного осаждения в сочетании с блок-сополимерной литографией, чтобы сделать упорядоченный массив золотых наночастиц радиусом около десяти нанометров.

Эти частицы использовались в качестве матрицы для осаждения серебра по реакции Толленса (восстановление серебра из щелочного раствора его аммиаката). Таким образом уже получался массив из «частиц Януса» — серебряных наночастиц радиусом 30 нанометров, в которых было золотое включение.

На следующием этапе вновь при помощи газофазного осаждения на золото-серебряные частицы напыляли слой оксидного материала (SiO₂ или TiO₂). В результате ученые получали массив осажденных «двойных частиц Януса»: наночастиц с включением наночастицы Януса. Их отделяли от подложки при помощи ультразвука.

В растворе серебряную «прослойку» растворяли при помощи перекиси водорода и раствора аммиака. В итоге авторы получали раствор коллоидных «соединений включения»: оксидных оболочек, во внутренней полости которых оставалась небольшая частица золота.

Авторы также нашли несколько способов, как заставить золотую частицу выйти из полости. Для этого, например, можно уменьшить pH раствора или добавить в систему тиол.

В итоге авторы отмечают, что им впервые удалось получить коллоидные частицы, устроенные по принципу «хозяин — гость». Такие соединения хорошо известны в неорганической химии. Характерным примером являются клатраты: они обладают жестким ковалентным каркасом, в полостях которого находятся крупные ионы включенного вещества.