Исследователи Киотского университета открыли способ замены поверхностных ионов нанокристаллов оксида меди в условиях окружающей среды - подвиг, который значительно упростит производство наноклеток.
Ионные полупроводниковые наноклетки можно использовать в качестве материалов для фотоэлектрического преобразования, подобных тем, которые используются в солнечных панелях. Подобно клетке в буквальном смысле, наноклетки также могут инкапсулировать лекарства и ферменты, обещая дальнейшие разработки для адресной доставки лекарств.
Новый метод, разработанный Синь-Лун Ву и его коллегами из Киотского университета, использует ранее существовавшие кристаллические «формы», чтобы превратить нанокристаллы оксида меди в полые наноклетки сульфида меди посредством анионного обмена и, в конечном итоге, в наноклетки сульфида кадмия и сульфида цинка.
Наноклетки появляются в нескольких кристаллических системах в зависимости от их формы, включая кубические и гексагональные системы. Раньше, чтобы получить гексагональные наноклетки из сульфида цинка, необходимо было нагреть наноклетки из сульфида цинка с кубической системой до температуры около 1000 градусов Цельсия.
С помощью метода Киотской команды все, что нужно, это подвергнуть шестигранные или додекаэдрические нанокристаллы оксида меди воздействию сульфида натрия; при этом анионы на поверхности заменяются, превращая поверхность нанокристалла в сульфид меди. Кроме того, оксид меди внутри растворяется, образуя полую наноклетку. Когда эти наноклетки из сульфида меди подвергаются воздействию нитрата кадмия или нитрата цинка, катионы меди замещаются с образованием наноклеток из сульфида кадмия и наноклеток из сульфида цинка соответственно.
Авторы пишут, что такие химические превращения позволяют «преодолеть трудности, связанные с контролем размера, формы, химического состава и кристаллической структуры».
«Мы никогда не ожидали, что это можно сделать с помощью такого простого шага», - говорит Тошихару Тераниши, старший автор исследования.
Команда надеется протестировать этот метод на нанокристаллах с различным ионным составом. «Ионные нанокристаллы бывают самых разных вкусов», - сказал Тераниши. «Мы работаем над тем, чтобы выяснить, можно ли применить этот метод в качестве общего метода не только для нанокристаллов оксида меди, но и для других ионных нанокристаллов».