Ученые из МГУ им. М. В. Ломоносова создали самодвижущиеся наноструктуры («нанопловцов») из золота и родия, которые в движение за счет реакции разложения на их противоположных концах пероксида водорода, сообщает пресс-служба Российского научного фонда. Исследования были поддержаны Российским научным фондом, по их результатам было сделано сообщение на Научной конференции грантодержателей Российского научного фонда «Фундаментальные химические исследования XXI-го века». 

Для получения таких наноструктур ученые осаждали оба металла, золото и родий, в пористую пленку (толщиной в десятки микрон) оксида алюминия. Затем пленку растворяли в щелочи, и в результате химикам удалось получить наностержни с чередующимися слоями золота и родия диаметром до 290 нм и длиной до 4 микрон. Затем ученые помещали синтезированные наностержни в раствор пероксида водорода. В процессе реакции разложения перекиси, происходило движение протонов от сегмента родия к сегменту золота, которое, в свою очередь, способствовало движению самих наноструктур.

Чтобы убедиться, что наностержни действительно двигаются, химики нанесли раствор наночастиц в перекиси на предметно стекло. Чтобы различить движение наностержней за счет реакции разложения пероксида водорода, а не за счет обычного теплового движения частиц в растворе, ученые анализировали траекторию движения наностержней вдоль их оси. Результаты показали, что наностержни передвигались в перекиси в среднем на половину своей длины за одну секунду.

«Одна из основных задач – найти «руль» для управления движением наностержней, так как наноструктуры осуществляют свое движение в произвольном постоянно изменяющемся направлении. А, например, доставлять лекарства в организме нужно к заданным клеточным целям. В качестве такого «руля» могут выступать дополнительные сегменты из металла, обладающего магнитными свойствами, такого как никель или железо. Тогда с помощью магнитного поля можно будет задавать направление движения наностержней», – пояснил задачу исследования исполнитель гранта РНФ, кандидат химических наук, Сергей Кушнир.

Напомним, Нобелевская премия в области химии в 2016 году была присуждена Жан-Пьеру Соважу, Джеймсу Фрейзеру Стоддарту и Бернарду Феринге за разработку и синтез молекулярных машин. Наномашины представляют собой молекулярные конструкции, которые могут передвигаться, используя принципы механики. Предполагается, что наномашинам уготовано большое будущее в области персонализированной медицины - они смогут передвигаться в организме и доставлять лекарственные препараты в необходимые участки тела. Но пока не найден способ, благодаря которому наномашины смогут двигаться в заданном направлении. Работа химиков из МГУ представляет собой одну из ступеней к решению этой проблемы.

«Большой плюс метода состоит в том, что процесс электроосаждения наноструктур, осуществляемый в лаборатории, можно легко перенести на масштабное производство. Часто что-то полученное в лаборатории невозможно перенести на практику. Например, ученые могут получить одну десятую грамма вещества, но когда речь заходит о тонне, то получить его в таком большом количестве бывает невозможно. Пленки анодного оксида алюминия в лабораторных условиях используют размером в сто квадратных сантиметров, в принципе, в промышленности анодирование можно использовать и на квадратных метрах. Электроосаждение зависит уже от размера ванны, регулировать который – не сложно», – прокомментировал работу руководитель гранта РНФ, кандидат химических наук, Кирилл Напольский.