Химики из ИТМО обнаружили хиральность у квантовых точек
Химики из Университета ИТМО и Тринити Колледжа обнаружили хиральность у квантовых точек селенида кадмия, покрытых сульфидом цинка. Вместе с тем, авторам удалось разработать методику специфического получения одного оптического изомера кристаллов из двух возможных. Об этом сообщает пресс-релиз, поступивший в редакцию N+1, работы ученых опубликованы в журналах Nano Letters и Nature Protocols.
Авторы работы установили, что считавшиеся ранее одинаковыми наночастицы халькогенидов кадмия на самом деле представляют собой смесь двух типов кристаллов, являющихся зеркальным отражением друг друга — это явление называется хиральностью. Такие частицы и их растворы по разному взаимодействуют со светом и вызывают в нем вращение плоскости поляризации, причем на одинаковый угол, но в разные стороны, условно «влево» и «вправо». Ранее ученые не обнаруживали этого эффекта, поскольку в процессе синтеза образовывалось равное количество нанокристаллов одного и другого типа, взаимно компенсировавших это вращение.
В новом эксперименте химики синтезировали смесь нанокристаллов и поместили ее в систему из двух несмешивающихся жидкостей — хлороформа и воды. Сами по себе квантовые точки не растворяются в воде и предпочтительно находятся в хлороформе, однако если добавить к раствору цистеин — одну из природных аминокислот, обладающих хиральностью — он помогает частицам переходить из органического слоя в водный, прикрепляясь к их поверхности.
Оказалось, что если охладить раствор и в определенный момент прервать процесс перевода нанокристаллов из одной фазы в другую, можно добиться ситуации, когда ансамбль нанокристаллов поровну поделится между фазами. При этом «левые» и «правые» нанокристаллы оказываются в разных фазах, после чего их легко разделить. Важно отметить, что после удаления с поверхности кристаллов молекул цистеина хиральность кристаллов сохранялась.
«Во всем мире существует огромная потребность в новых способах получения хиральных наночастиц. Мы рассчитываем, что наш метод найдет применение в биофармацевтике, нанобиотехнологии, нанотоксикологии и биомедицине, в особенности для медицинской диагностики и адресной доставки лекарств. По сути, если все наночастицы действительно хиральны, то при взаимодействии с биологическим объектом 50% смеси наночастиц проникнут в него, в то время как другие 50% останутся снаружи. Для нанотоксикологии, например, такой вывод имеет критическое значение, а раньше этого никто не учитывал. Кроме того, поскольку квантовые точки могут сами испускать левовращающий и правовращающий поляризованный свет, возможность их эффективного изготовления позволит разработать совершенно революционные устройства – голографические дисплеи с трехмерным изображением и многое другое» — Юрий Гунько, профессор Тринити-Колледжа и соавтор работы
Квантовыми точками называются кристаллы полупроводниковых материалов, имеющими размеры порядка единиц и десятков нанометров. Благодаря своим небольшим размерам они обладают рядом интересных свойств, например, окраска растворов квантовых точек меняется при изменении размера частиц. Для этих нанообъектов существует ряд потенциальных применений, в частности, в качестве светоизлучающих элементов экранов.
Исследователи из Университета Лунда (Швеция) проанализировали эффективность методов сокращения выброса парниковых газов индивидуальными домохозяйствами, которые обычно рекомендуют официальные источники для снижения углеродного следа отдельным человеком. Оказалось, что большинство популярных рекомендаций касательно экологии, представленных в том числе в школьных учебниках, относительно неэффективны. Самыми действенными методами в борьбе с парниковыми газами оказались отказ от автомобиля, авиаперелетов, отказ от мяса и снижение количества детей в семье. Работа опубликована в журнале с открытым доступом Environmental Research Letters.