Сверхрешетки "свободно стоящих" наночастиц идеально подходят для разработки метаматериалов и наноустройств, в которых необходимо избежать влияния электромагнитного поля со стороны подложки. Для получения сверхрешеток наночастиц золота коллектив американских исследователей предложил использовать молекулы ДНК. Для контроля внутренней структуры и формы сверхрешетки применялся метод самосборки с использованием микроотверстий (microhole-confined self-assembly).
Для этого капля коллоидного раствора наносилась на подложку с отверстиями, в результате чего в отверстиях после дополнительного высушивания образуются закрепеленные и частично закрепленные листы сверхрешеток (рис.1). В образовавшихся сверхрешетках наночастицы оказались хорошо упорядоченными, гексагонально упакованными, за исключением дефектов, обнаруженных на границе сверхрешетки и подложки. Необходимо отметить, что полученные листы сверхрешеток оказались устойчивыми даже при относительной влажности воздуха более 90%, а после 10 месяцев воздействия внешней среды поверхность полученных листов оказалась плоской и гладкой. Исследователям удалось получить более 50% листов круглой формы, параметры которых можно точно определить, используя метод микролитографии (microfabrication), что делает возможным использование однослойных листов сверхрешеток в перпективных оптоэлектронных устройствах.
В ходе данной работы было установлено, что плотность и длина молекул ДНК являются основными факторами, влияющими на расстояние между частицами в сверхрешетке и определяющими тем самым свойства сверхрешетки. Варьируя длину молекулы ДНК, исследователям удалось изменять расстояние между наночастицами в сверхрешетки от 0.9 нм до 19,6 нм, что значительно превосходит показатели предыдущих исследований (рис.2). По всей видимости, расстояние между наночастицами возрастает линейно с увеличением длины молекулы ДНК (рис.3). Варьируя расстояние между наночастицами в сверхрешетке, возможно изменять электромагнитные взаимодействия между наночастицами. В частности, в рамках данного исследования цвет наночастиц менялся от голубого до розового в зависимости от расстояния между ними (рис.4).
Полученные листы сверхрешеток свободно стоящих наночастиц могут стать отправной точкой для изготовления перспективных оптоэлектронных устройств, устройств хранения данных высокой плотности и новых классов биосенсоров.
