Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Созданы наночастицы, которые могут стать основой для новых медицинских технологий
Ученые из МФТИ с коллегами синтезировали сферические наночастицы диселенида вольфрама (WSe2) с помощью фемтосекундной лазерной абляции в воде. Анализ полученных частиц показал их высокий потенциал для биомедицинских и оптических приложений.
Результаты опубликованы в журнале Nanomaterials. Ван-дер-ваальсовые материалы — это целое семейство слоистых кристаллов, исследования которых носят широкий междисциплинарный характер. Их особенностью является то, что двумерные молекулярные слои скреплены в объемном кристалле не химическими связями, а слабыми силами электромагнитной природы (ван-дер-ваальсовыми силами), благодаря чему материал обладает сильно выраженными анизотропными, то есть зависящими от направления, оптическими и электронными свойствами.
Начиная с 2004 года, когда Андрей Гейм и Константин Новоселов впервые продемонстрировали монослой графена, к данному моменту стали известны тысячи других ван-дер-ваальсовых материалов. Среди ван-дер-ваальсовых материалов встречаются как металлы, так и диэлектрики, и полупроводники. Диселенид вольфрама (WSe2) — это ван-дер-ваальсовый полупроводник, обладающий уникальными оптическими свойствами: сильным поглощением в окне прозрачности биологических тканей и высоким показателем преломления. Эти характеристики делают его привлекательным для применения в электронике, оптике и медицине.
Для биомедицинских применений и создания оптических нанорезонаторов предпочтительны сферические наночастицы. Однако сама структура ван-дер-ваальсовых материалов не дает получить наносферы. Исходные кристаллы легко ломаются вдоль кристаллографических направлений, порождая микропластинки с острыми краями вместо сферических наночастиц. Чтобы обойти эти структурные ограничения и перевести планарную геометрию в сферическую, физики из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ применили фемтосекундную лазерную абляцию. Это высокоточный метод обработки поверхности с помощью ультракоротких лазерных импульсов, длительность которых меньше триллионных долей секунды.
Рисунок 2. а) Наклонный снимок синтезированных наночастиц WSe2 в сканирующем электронном микроскопе, подтверждающий их сферическую форму; б) снимок отдельной наночастицы WSe2 в просвечивающем электронном микроскопе, на котором можно различить атомарные плоскости ее поликристаллической структуры / © Андрей Ушкова и др., Nanomaterials
«В процессе абляции высокоинтенсивные ультракороткие лазерные импульсы мгновенно “испаряют” участок кристаллической мишени (в нашем случае WSe2). Затем в течение наносекунд плазма конденсируется в наночастицы WSe2, которые сразу попадают в растворитель (деионизованную воду). Механической и температурной деградации мишени удается избежать благодаря ультракоротким длительностям импульсов. Синтез не требует особых условий окружающей среды и допускает множество способов масштабирования», — рассказал Дмитрий Дюбо, аспирант лаборатории нанооптики и плазмоники МФТИ.
Полученные наночастицы диселенида вольфрама имеют диаметры от 10 до 150 нанометров, что идеально подходит для проникновения под мембраны клеток. Более того, кристаллические частицы наследуют уникальные оптические свойства исходного материала, что вкупе с эффектом формы интересно для применений в нанооптике. Нахождение частиц в коллоидном растворе позволяет легко переносить их на любые подложки, что дополнительно расширяет спектр возможного использования. Исследователи продемонстрировали это, создав на основе наночастиц подложки для гигантского комбинационного рассеяния.
Кроме того, эксперименты показали, что под действием света частицы нагреваются в четыре раза эффективнее по сравнению с исходным кристаллом, а также кремниевыми наночастицами сходного размера. Оказалось, что их сферическая форма работает как нанорезонатор, который многократно переотражает свет и переводит его в тепло. А воздушное пространство между частицами работает как теплоизолятор и препятствует тепловой диффузии.
Использование наночастиц диселенида вольфрама в тераностике (терапии и диагностики) и посткремниевой нанофотонике имеет большую перспективу. Кроме того, метод фемтосекундной лазерной абляции сочетает простоту в использовании и высокую производительность, что делает эту технологию привлекательной для использования.
«Фототермические наночастицы — это одно из важнейших приложений для биологии и медицины, и мы планируем расширять список доступных материалов в этой области, адаптируя к ним метод фемтосекундной абляции. Интересным продолжением работы видится улучшенное разделение наночастиц по размерам для более тонкой настройки фототермического отклика, а также дальнейшее повышение эффективности при помощи уже не однородных, а гибридных наночастиц», — поделился Андрей Ушков, старший научный сотрудник лаборатории нанооптики и плазмоники МФТИ.
В работе участвовали ученые из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ, Объединенного института ядерных исследований, XPANCEO (ОАЭ), НИЯУ МИФИ, СПбГУ, СПбАУ, Ереванского Государственного университета, Университета Экс-Марсель (Франция).
Telegram 
Дзен 
VK Первый официальный документ, описывающий принцип действий в случае возможного контакта с внеземной цивилизацией, был принят Международной академией астронавтики (IAA) в 1989 году. С тех пор декларацию неоднократно пересматривали, а ее обновленную версию, адаптированную под реалии XXI века, ученые разработали совместно с участниками проекта по поиску инопланетян SETI.
Индийские психиатры описали необычное психическое расстройство у мужчины с алкогольной зависимостью. Так называемый синдром инкуба, сопровождаемый сексуальными галлюцинациями, развился у пациента при попытке сократить потребление спиртного.
Парадокс Циолковского — Ферми сформулировали почти век назад: во Вселенной много звезд, у них — планет. Почему же мы не видим следов других цивилизаций в небе? Автор новой гипотезы считает, что все дело в нейросетях.
В густой оранжевой дымке Титана, где температура опускается до минус 180 градусов Цельсия, происходят невозможные по земным меркам химические реакции: молекула циановодорода (HCN), рожденная в атмосфере из азота, метана и этана, могла сформировать кристаллы, объединяющие вещества противоположной природы.
Первый официальный документ, описывающий принцип действий в случае возможного контакта с внеземной цивилизацией, был принят Международной академией астронавтики (IAA) в 1989 году. С тех пор декларацию неоднократно пересматривали, а ее обновленную версию, адаптированную под реалии XXI века, ученые разработали совместно с участниками проекта по поиску инопланетян SETI.
Число несущих их клеток не просто увеличивается, механизм отбора связан с эволюционным преимуществом половых клеток. Узнать об этом помог улучшенный метод секвенирования ДНК.
Согласно новой гипотезе, сознание возникает не только из-за активности нейронов, но и благодаря физическим процессам — электромагнитным полям от движения жидкости в мозге. Эта модель, как и ее предшественники, пока носит теоретический характер, но предлагает нестандартный взгляд на проблему синхронизации работы разных отделов мозга.
Археологи Института истории материальной культуры РАН (ИИМК РАН), при поддержке фонда «История отечества» в ходе раскопок обнаружили на всемирно известной стоянке каменного века Костенки-17 в Воронежской области редчайшие украшения из зубов песца и окаменелой раковины, а также уникальный для этого времени нуклеус из бивня мамонта для снятия заготовок.
Экспедиционное судно «Эндьюранс» более века называли самым прочным деревянным судном, когда-либо построенным человеком. Но находка, сделанная на дне моря, и изучение старых писем раскрыли неприятную правду. Легендарный «Эндьюранс» Шеклтона вовсе не был непобедимым левиафаном. Напротив, он имел фатальные недостатки, а капитан знал об этом еще до того, как ушел в роковое плавание к берегам Антарктиды.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно