科学家们已经培育出定制形状的纳米粒子

乌拉尔联邦大学(UrFU)的物理学家及其来自俄罗斯科学院乌拉尔分院电物理研究所和乌兹别克斯坦科学院离子等离子体和激光技术研究所的同事开发了一种用于生长非球形的技术在离子注入过程中合成的纳米粒子。

新技术使生长不同形状的纳米粒子成为可能，从而获得必要的特性并控制这些特性。科学家们保证，该技术适用于各种金属，包括金、银和铂等贵金属，以及“普通”金属。该技术的描述和第一个实验的结果——陶瓷中的铜植入——发表在《固体物理与化学杂志》上。

“通过将纳米粒子的形状从球形变为非球形，我们能够增加光吸收范围。这反过来又是将吸收的能量进一步转化为电能、热能的基础。因此，我们可以获得更多功能传感器并增加其灵敏度范围，”该研究的合著者、UrFU物理方法和质量控制设备系副教授ArsenyKiryakov解释说。

“如果将这种纳米颗粒嵌入激光器中，激光功率会增加。如果我们谈论传感器，它们的灵敏度会增加。至于传感器，它们的响应时间会发生变化。这都是由于等离子体共振的特殊性，这会导致放大的电场出现在纳米粒子周围。”

金属纳米粒子用于解决各种问题：从生物(用于确定蛋白质组成的传感器、DNA分析等)到物理(制造放大激光器、光致发光传感器等)。因此，在与双对象(DNA、病毒、抗体)接触时，等离子体纳米结构可以将荧光信号的强度提高一个数量级以上，即显着扩展检测、识别和诊断的能力。改变纳米粒子的形状将允许控制这些特性，以改善它们。

首次使用铜颗粒进行的实验使科学家们能够创造出一种没有类似物的超材料。

“这种新材料由光学透明抗辐射陶瓷基质中的非球形等离子体纳米颗粒组成。等离子体纳米颗粒的受控形态提供了改进的光谱特性并提高了吸收光子的能量转换效率，”该系教授AnatolyZatsepin说UrFU的物理方法和质量控制设备。

“我们发现，所获得材料的独特物理特性是由一种特殊现象——表面等离子共振效应所表现出来的。”

此外，来自乌兹别克斯坦的共同研究人员提出了一个描述这一过程的通用数学模型。根据物理学家的说法，该模型对于描述和理解不同材料中的纳米粒子会发生什么很重要，它是第一个描述非球形纳米粒子生长的模型。以前的模型没有考虑颗粒的不寻常形状。

物理学家计划扩大他们对在外部能量影响下材料中发生的物理现象的性质和规律的理解，这反过来将为此类材料的功能应用提供新的可能性信息。