Самосборка наночастиц имеет большие перспективы в плазмонике

Ученые из Berkeley National Lab и Калифорнийского университета в Беркли предложили простой и относительно недорогой способ управления процессом самосборки наночастиц в тонкие пленки различной 3D-морфологии, пригодные для использования в различных целях. Перечень потенциальных приложений охватывает компьютерную память, получение и аккумуляция энергии, удаленное зондирование, а также новую отрасль — плазмонику.

«Мы продемонстрировали простой, но универсальный супрамолекулярный подход к управлению трехмерной пространственной организацией наночастиц в тонких пленках: в макроскопических масштабах, но с точностью на уровне индивидуальных частиц,» — заявила специалист по физике полимеров Тин Ву (Ting Xu), возглавившая исследования.

Метод описанный в статье для Nano Letters под названием "Nanoparticle Assemblies in Thin Films of Supramolecular Nanocomposites,"основан на использовании растворов супрамолекул блок-сополимеров. Супрамолекула это группа молекул, которые действуют как одно целое. Блок-сополимерами называют длинные последовательности мономеров одного типа, связанные с блоками мономеров другого типа и обладающие внутренним свойством самостоятельно образовывать массивы наноструктур макроскопического масштаба.

Супрамолекулы блок-сополимера в растворе самостоятельно организуются в структуры с различной морфологией и размерами микродоменов от нескольких нанометров до десятков нанометров. Поскольку это сопоставимо с габаритами наночастиц, такие супрамолекулы обеспечивают идеальную структурную основу для их самосборки.

В экспериментах, таким способом получали золотые композитные пленки, размерами с подложку для чипа. Тем не менее, новая технология поддерживает масштабирование в широких пределах и позволяет использовать наночастицы других материалов, помимо золота.

Последним достижением Су и ее коллег стало включение золотых наночастиц в растворы блок-сополимеров для формирования пленок толщиной 100-200 нм. Такие нанокомпозитные пленки имеют микродомены одной из двух распространенных морфологий — цилиндрической или ламеллярной. В первом случае наночастицы формируют одномерные цепочки, упакованные в искаженную гексагональную решетку параллельно поверхности, во втором из них образуется множество параллельных плоских листов с гексагональной структурой.

Расстояние между частицами составляет 8-10 нм, что делает технологию весьма перспективной для применения в плазмонике — дисциплине, исследующей и использующей эффекты, возникающие при распространении света в нанометровых структурах. Одной из серьезных проблем плазмоники является сложность получения метаматериалов из наночастиц благородных металлов, таких как золото.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI