html текст
All interests
  • All interests
  • Design
  • Food
  • Gadgets
  • Humor
  • News
  • Photo
  • Travel
  • Video
Click to see the next recommended page
Like it
Don't like
Add to Favorites

Физики получили изображение органического слоя на поверхности наночастицы с атомарным разрешением


Qin Zhou et al./ Nature Communications, 2018

Физики получили изображение поверхности наночастицы, состоящей из 374 атомов серебра и покрытой слоем органических лигандов, с атомарным разрешением. Для этого была использована сканирующая туннельная микроскопия, совмещенная с численным моделированием наночастиц. В будущем подобный подход можно использовать для управления поверхностными свойствами гибридных органо-неорганических наночастиц, пишут ученые в Nature Communications.

Современные микроскопические методы, в частности атомно-силовая, сканирующая туннельная или просвечивающая электронная микроскопия позволяют получать изображения поверхности кристаллов и даже отдельных молекул с атомарным разрешением. Например, с помощью атомно-силового микроскопа ученым удается получать изображения отдельных атомов металлов, адсорбированных на твердую поверхность и изображения органических молекул, в том числе и при комнатной температуре. От методов сканирующей микроскопии не отстает и просвечивающая электронная микроскопия: совсем недавно разрешение этого метода удалось довести до 0,04 нанометра.

Тем не менее, диапазон объектов, которые удается исследовать с помощью таких методов, пока ограничен. Как правило, таким образом удается исследовать структуры с одномерной или двумерной геометрией: поверхности кристаллов, адсорбированные на них атомы, очень небольшие кластеры или плоские молекулы, двумерные кристаллы. Изучать же таким образом трехмерные объекты с атомарным разрешением значительно сложнее. Во-первых, сканировать иголкой (у которой только кончик имеет толщину в один атом) объемные объекты затруднительно из-за пространственных ограничений. Во-вторых, точный состав поверхности исследуемых наночастиц и расположение на них атомов часто неизвестны и быстро меняются: как правило для повышения устойчивости частиц их поверхность покрывают подвижными органическими лигандами, и сканировать такую гибридную частицу намного сложнее, чем кристаллическую структуру.

Физики из Китая и Финляндии под руководством Наньфэна Чжэна (Nanfeng Zheng) из Сямэньского университета предложили метод, который позволяет с помощью сканирующей туннельной микроскопии получать изображение поверхности такого гибридного нанокластера с атомарным разрешением. Исследованные авторами наночастицы состояли из 374 атомов серебра, а их поверхность для стабилизации была покрыта 113 молекулами трет-бутилтиофенола. Размер одной такой частицы составлял около 5 нанометров (3 нанометра — размер металлического ядра и еще 1 нанометр — толщина органического слоя).

Структура кластера, состоящего из 374 атомов серебра, покрытых молекулами бутилтиофенола

Qin Zhou et al./ Nature Communications, 2018

Структура этого кластера интересна тем, что имеет выраженные плазмонные свойства с максимумом поглощения в районе 465 нанометров и может использоваться в качестве модели более крупных частиц. Полученные с помощью туннельной микросокпии изображения ученые сравнили с изображением слоя органических молекул того же состава (трет-бутилтиофенол), адсорбированных на плоскую золотую подложку. Таким образом ученым удалось показать, что полученная структура минимумов и максимумов на изображении объемной частицы действительно соответствует отдельным торчащим наружу метильным группам.

На основе этих данных, а также расчетов, сделанных с помощью метода теории функционала плотности, авторы работы разработали численный подход, который позволяет на полученном с помощью микроскопии изображении определять точное положение каждой метильной группы и таким образом восстанавливать полную картину поверхности.

Изображение поверхности кластера, полученное с помощью сканирующей туннельной микроскопии, с отмеченными на нем позициями лигандов

Qin Zhou et al./ Nature Communications, 2018

Изображения были получены при трех различных температурах: температуре жидкого гелия (−269 градусов Цельсия), температуре жидкого азота (−196 градусов Цельсия) и комнатной температуре. Оказалось, что если при комнатной температуре точность метода резко падает, то между температурами жидких гелия и азота наблюдается лишь небольшая разница, и определить положения лигандов в обоих случаях можно.

Ученые отмечают, что для анализа им пришлось использовать почти две тысячи изображений смоделированной частицы различной ориентации. Связано это с тем, что лиганды на поверхности частицы могут вращаться относительно двух одинарных связей углерод-углерод, при этом энергетические барьеры для переходов между возможными конформациями довольно низкие (от 40 до 80 миллиэлектронвольт), и вращение быстро усиливается при увеличении температуры. Однако в результате сравнения реальных изображений и данных численной модели ученым удалось получить картину поверхности с разрешением около 0,1 нанометра.

Ученые отмечают, что разработанный ими метод поможет более точно контролировать состав, морфологию поверхности и функциональные свойства синтезируемых гибридных плазмонных наночастиц. В будущем с помощью этого метода физики также планируют измерять и другие свойства органического слоя на поверхности металлических частиц, в частности, проводимость, реакционную способность и взаимодействие между лигандами.

Стоит отметить, что сканирующий туннельный микроскоп используется не только для исследования структуры поверхностей и отдельных молекул (часто — довольно необычных), но и непосредственно для синтеза новых соединений. Подробнее о принципах работы сканирующего туннельного и атомно-силового микроскопов вы можете прочитать в нашем материале «На игле».

Александр Дубов

Читать дальше
Twitter
Одноклассники
Мой Мир

материал с nplus1.ru

1

      Add

      You can create thematic collections and keep, for instance, all recipes in one place so you will never lose them.

      No images found
      Previous Next 0 / 0
      500
      • Advertisement
      • Animals
      • Architecture
      • Art
      • Auto
      • Aviation
      • Books
      • Cartoons
      • Celebrities
      • Children
      • Culture
      • Design
      • Economics
      • Education
      • Entertainment
      • Fashion
      • Fitness
      • Food
      • Gadgets
      • Games
      • Health
      • History
      • Hobby
      • Humor
      • Interior
      • Moto
      • Movies
      • Music
      • Nature
      • News
      • Photo
      • Pictures
      • Politics
      • Psychology
      • Science
      • Society
      • Sport
      • Technology
      • Travel
      • Video
      • Weapons
      • Web
      • Work
        Submit
        Valid formats are JPG, PNG, GIF.
        Not more than 5 Мb, please.
        30
        surfingbird.ru/site/
        RSS format guidelines
        500
        • Advertisement
        • Animals
        • Architecture
        • Art
        • Auto
        • Aviation
        • Books
        • Cartoons
        • Celebrities
        • Children
        • Culture
        • Design
        • Economics
        • Education
        • Entertainment
        • Fashion
        • Fitness
        • Food
        • Gadgets
        • Games
        • Health
        • History
        • Hobby
        • Humor
        • Interior
        • Moto
        • Movies
        • Music
        • Nature
        • News
        • Photo
        • Pictures
        • Politics
        • Psychology
        • Science
        • Society
        • Sport
        • Technology
        • Travel
        • Video
        • Weapons
        • Web
        • Work

          Submit

          Thank you! Wait for moderation.

          Тебе это не нравится?

          You can block the domain, tag, user or channel, and we'll stop recommend it to you. You can always unblock them in your settings.

          • nplus1.ru
          • физика
          • ученые
          • университет
          • исследования
          • домен nplus1.ru

          Get a link

          Спасибо, твоя жалоба принята.

          Log on to Surfingbird

          Recover
          Sign up

          or

          Welcome to Surfingbird.com!

          You'll find thousands of interesting pages, photos, and videos inside.
          Join!

          • Personal
            recommendations

          • Stash
            interesting and useful stuff

          • Anywhere,
            anytime

          Do we already know you? Login or restore the password.

          Close

          Add to collection

             

            Facebook

            Ваш профиль на рассмотрении, обновите страницу через несколько секунд

            Facebook

            К сожалению, вы не попадаете под условия акции