Новый чудо-материал: золотые "нанососиски" (часть I)
5 августа 2009 г.
Какие ассоциации вызывает у вас слово "золото"? Золотое кольцо на пальце, золотые зубные коронки, слитки золота в банковском сейфе, биржевая цена на золото - вот, пожалуй, и все. Однако в последнее время золотом заинтересовались ученые. Дело в том, что все мы воспринимаем золото в качестве благородного металла, химически чрезвычайно инертного, забывая, что оно обладает и рядом весьма примечательных свойств, делающих его ценным материалом в самых разных технологических областях, а также в медицине.
Потому что золото может проявлять и весьма значительную химическую активность, но только не в макро-, а в микромире. Вернее, в еще более мелком наномире. Этим наночастицам с необычными свойствами было посвящено немало докладов на 5-й международной научной конференции "Золото-2009", прошедшей на минувшей неделе в Гейдельберге. "20-30-40 нанометров в длину имеют эти палочки, эти сосиски", - так описывает относительно новую форму золота Майкл Корти (Michael Cortie), профессор нанотехнологии Технического университета в Сиднее.
Алхимия жива и сегодня
Эти наночастицы были открыты тайваньскими учеными в 1997 году, причем практически случайно. А технология их получения и вовсе предложена всего несколько лет назад. Отчасти она напоминает таинственную рецептуру алхимиков, потому что Майкл Корти и его коллеги сами понятия не имеют, какие механизмы и химические реакции требуют именно таких действий: "Для начала мы берем раствор реактива - одной из солей золота, - затем доливаем туда изрядное количество поверхностно-активного вещества, потом добавляем несколько капель раствора нитрата серебра и еще некоторое количество аскорбиновой кислоты. Теперь мы ждем примерно час - и получаем ярко-розовый или ярко-синий раствор золотых нанопалочек".
Почему в результате такой процедуры образуются наночастицы золота и почему они имеют форму миниатюрных сосисок, профессор Майкл Корти действительно не знает, зато он знает другое: "Они обладают поистине уникальными свойствами - в первую очередь, в том, что касается взаимодействия со светом. Например, они способны чрезвычайно эффективно поглощать световое излучение, причем частотный диапазон зависит от линейных размеров частицы. Поскольку мы сегодня умеем получать золотые нанопалочки строго определенной величины, мы можем заранее выбрать цвет, который они должны будут поглощать - красный, или синий, или зеленый. Короче, все цвета радуги".
Солнце светит, но не греет
Идей и предложений, как использовать эти свойства, хватает. Ученые думают о новых свето- и цветочувствительных сенсорах, о новых оптических носителях информации, о жидкокристаллических экранах нового поколения, о солнечных батареях с повышенным коэффициентом полезного действия. А сам Майкл Корти разрабатывает специальное теплоизоляционное покрытие на основе золотых нанососисок для оконных стекол. "Летом все мы страдаем оттого, что солнце слишком сильно прогревает наши дома и офисы, - говорит профессор. - Поэтому инженеры уже давно пытаются создать такие окна, которые пропускали бы свет, но отражали бы тепло. Подходов к решению этой проблемы предложено немало, но наиболее перспективными нам представляются именно нанопалочки золота строго определенного размера. Во-первых, они поглощают тепловое излучение солнца на редкость эффективно, а во-вторых, они не выцветают со временем - в отличие от других покрытий того же назначения".
Идея хороша еще и тем, что прозрачный полимерный раствор, содержащий золотые наночастицы, можно будет наносить на уже имеющиеся окна, то есть такая обработка не требует замены стекол. Правда, тут ученым еще предстоит поработать, потому что найти подходящий полимер, обладающий достаточной стойкостью к воздействию ультрафиолетовых лучей, им пока не удалось. Зато представление, будто такое золотое покрытие окажется большинству потребителей просто не по карману, профессор Корти решительно опровергает: "Конечно, чтобы добиться желаемого эффекта, концентрация золотых наночастиц в растворе должна быть не ниже определенного уровня. Однако эта концентрация не так уж велика: на обработку одного квадратного метра стекла уйдет золота не более чем на 2 евро".
Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Дарья Брянцева