С тех пор, как в 1992 году были открыты нанотрубки дисульфида вольфрама, учёные прилагают немалые усилия для синтеза неорганических нанотрубок и фуллереноподобных полых наночастиц. Области применения таких материалов огромны: твердые смазки, химические сенсоры, транспортировка лекарств, катализаторы и т.д. Несмотря на то, что разработано уже множество методик получения тубулярных структур (темплатный синтез, разложение и т.д.), группа учёных из Китая предложила новый удобный способ синтеза, основанный на процессе самоорганизации по типу «голова к хвосту».
Морфологию и организацию наноструктур при химическом синтезе можно легко контролировать и изменять с помощью внешних параметров, таких как магнитное, электрическое поля или свет. Предложенный метод состоит из двух частей: создания полых наноструктур за счёт эффекта Киркендаля и последующего взаимодействия между ними, приводящего к активному росту тубулярных наноструктур.
Наночастицы селенида кадмия размером 2,2 нм были растворены в о-дихлорбензоле. Затем раствор помещали на подложку из аморфного углерода и облучали УФ-светом в течение 2 часов. В результате протекания реакции, представленной на рисунке 1, происходит полное замещение селена на хлор. После этого образцы были высушены в темноте и проанализированы с помощью EDX,TEM и HR-TEM (рис.2).
Исследованы были также механизм образования такого рода наноструктур (рис.3), влияние размера исходных наночастиц (рис.4) и аниона прекурсора (рис.6) на структуру образующихся нанотрубок. Использование частиц большего размера привело к образованию «нанотюрем» после 30-40 минут облучения (рис.4). Учёные предполагают, что заключённым в таких «нанотюрьмах» является аморфный селен, который достаточно быстро образуется под воздействием пучка электронного микроскопа. Это является подтверждением предположения, что образование полых наноструктур на начальной стадии синтеза обусловлено эффектом Киркендаля. Замена же аниона на теллур (рис.6) приводит к образованию даже более однородных нанотрубок хлорида кадмия.
Учёные надеются, что развитие этого метода позволит получать и другие тубулярные наноструктуры в мягких условиях, а также создавать самоорганизующиеся структуры по типу «голова к хвосту».
