Химики из США сообщают, что благодаря механическим напряжениям были получены «полосатые» наностержени, содержащие равномерно распределённые квантовые точки.
«Это - первый случай, когда механические напряжения используются для создания одномерной сверхрешетки без закрепления частиц на твёрдой поверхности», - сказал Paul Alivisatos из University of California в Berkeley. Отдельные коллоидные частицы «могут оказаться там, куда частицы на подложке не смогут попасть», - объяснил Alivisatos, показывая массу биологических и прочих применений.
Команда исследователей заместила часть атомов кадмия атомами серебра в наностержнях диаметром менее 5 нм, состоящих из чистого сульфида кадмия ("Spontaneous Superlattice Formation in Nanorods Through Partial Cation Exchange"). Этот катионный обмен привёл к образованию случайно расположенных областей Ag2S в пределах наностержня CdS. Расстояния между атомами в областях содержащих серебро и без него различны, поэтому возникают механические напряжения, которые приводят к возникновению сил притяжения между серебряными областями. Серебряные области «ищут» друг друга для формирования больших квантовых точек и уменьшения поверхности. В конечном счёте, серебряные точки превращаются в полосы, проходящие через весь наностержень.
«Раньше механические напряжения воспринимались большинством нанохимиков как очередная неприятность, – сказал Alivisatos. – Будем надеяться, что наши опыты заставят их посмотреть на это по-другому». Alivisatos считает, что ряд квантовых точек в одном стержне может быть полезен в биомаркировке, так как они излучают в ближней инфракрасной области спектра. Он также считает, квантовые точки, объединённые таким образом, будут испускать более сильный сигнал.
Alivisatos считает, что дальнейшее усовершенствование «полосатых» наностержней лежит в уменьшении промежутков между серебряными квантовыми точками. «Если квантовые точки будут расположены достаточно близко, то электроны смогут туннелировать между ними. Это было бы очень интересно, но мы этого ещё не достигли, – сказал он. – Если бы мы смогли задать состав и диаметр наностержней, так чтобы они сблизились хотя бы наполовину своего нынешнего расстояния, то электроны смогли бы туннелировать». Это могло бы стать новой системой для изучения квантовых процессов, а также быть шаблоном для солнечных батарей на основе наночастиц. При поглощении света квантовыми точками происходит разделение зарядов. Alivisatos предполагает, что в «полосатых» наностержнях заряды будут скапливаться на концах стрежней. «Это то направление по которому мы пойдём; так мы сохраним большинство оптических свойств и получим лучшие электрические свойства».
John de Mello, химик из Imperial College, London, UK, считает, что работа была «очень изящной», отмечая, что эти эксперименты могут быть проведены и с другими распространёнными наноматериалами типа CdSe и CdTe. De Mello хотел бы узнать, насколько хорошо проводят ток сверхрешетки. «В принципе, они могут сформировать основу для нового класса мономолекулярных устройств», – заключил он.