Новости химической науки > Теперь котиков можно рисовать и наночастицами

Исследователи из Израиля разработали новый подход к обратимой ассоциации наночастиц с помощью света. Новая методика была использована для получения цветных изображений флагов и котиков, но, конечно же, она может быть использована и во многих других областях.

Свет является удобным средством для управления химическими реакциями – излучение может быть приложено к определенным точкам, светорассеяние можно предотвратить, световое воздействие можно включить и выключить мгновенно. Тем не менее, если частица сама по себе не является фотоактивной, ее функционализация может быть проблематичной, так как фоточувствительные лиганды зачастую понижают (вплоть до полной потери) свою способность менять состояние под воздействием света при их связывании с частицами. Недавно проведенные исследования показали, что часто применяющийся фоточувствительный лиганд спиропиран может изменять рН растворов. Химик-материаловед Рафаль Кляйн (Rafal Klajn) с коллегами из Института Науки Вейцмана (Израиль) использовали это обстоятельство для запуска фоточувствительной реакции, добавляя в раствор спиропиран и функционализируя частицы реагента рН-чувствительными лигандами.

Облучение раствора синим светом увеличивает его кислотность, что приводит к разборке организованных в агрегат наночастиц. (Рисунок из Nat. Chem., 2015, DOI: 10.1038/nchem.2303)

Исследователи добавляли наночастицы золота, функционализированные карбоксильными группами, в подкисленный метанол и вносили в полученный коллоидный раствор спиропиран. Спиропиран выступал в роли основания, депротонируя карбоксильные группы и способствуя формированию водородных связей между наночастицами, которые, в свою очередь, организовывались в агрегаты и быстро выпадали в осадок. Однако воздействие синего света приводит к депротонированию спиропирана, увеличению кислотности раствора, к разрыву водородных связей и повторному растворению агрегатов, состоящих из наночастиц. Растворение и осаждение можно повторить более, чем 100 раз, при этом потеря фоточувствительности не происходит.

При растворении наночастиц желтый раствор краснеет, так исследователям удалось продемонстрировать возможности методики, иммобилизовав реагенты в плёнках из полимерного геля и освещая их через фильтр-шаблон, содержащий отверстия определенной формы. Им удалось получить изображения флагов ряда стран, а также Чеширского кота из Алисы в Стране Чудес, которые (как, впрочем, и положено Чеширскому коту) исчезали в течение трех минут после отключения света.

Для демонстрации возможностей новой методики исследователи получили самостирающиеся изображения флагов и котов. (Рисунок из Nat. Chem., 2015, DOI: 10.1038/nchem.2303)

Исследователи отмечают, что помимо рисования Чеширского Кота новая реакция может найти много и других применений. Было продемонстрировано, что при агрегации наночастиц агрегаты могут связывать молекулы нитробензоксадиазолового красителя. Это обстоятельство позволяет предложить возможность обратимого связывания и высвобождения функциональных молекул в растворе с помощью света. Помимо этого, предполагается, что есть возможность контролировать агрегацию других молекул, в настоящее время исследователи планируют использовать разработанную методику для контроля агрегации белков.

Источник: Nat. Chem., 2015, DOI: 10.1038/nchem.2303

метки статьи: #нанотехнологии, #фотохимия, фотокатализ, #химия поверхности