С помощью разработанного электрохимического робота российские химики создали самодвижущиеся наностержни, с помощью которых в перспективе можно будет осуществлять доставку лекарств в организме и которые можно будет использовать в качестве моторов для микроскопических устройств. Исследования поддержаны Российским научным фондом, их результаты были озвучены как доклад на Научной конференции грантодержателей Российского научного фонда «Фундаментальные химические исследования XXI-го века». Ученые из МГУ им. М.В. Ломоносова успешно синтезировали самодвижущиеся наноструктуры или, как их еще называют – нанопловцов – из золота и родия. Такие структуры приходят в движение за счет реакции разложения на их противоположных концах пероксида водорода. «Создание сегментированных нанонитей с большим количеством прослоек – достаточно трудоемкий и долгий процесс. Однако эта процедура легко поддается автоматизации. В ходе работы был сконструирован электрохимический робот, синхронизированный с потенциостатом, что позволило в автоматическом режиме формировать нанокомпозиты, содержащие сегментированные нанонити с четкой границей между соседними слоями и точным контролем их толщины», – прокомментировал работу руководитель гранта РНФ, кандидат химических наук, Кирилл Напольский. Чтобы получить такие наноструктуры, ученые осаждали оба металла, золото и родий, в пористую пленку (толщиной в десятки микрон) оксида алюминия. Полученные наностержни извлекали, растворяя пористую пленку из оксида алюминия в щелочи. Этот метод называется темплатное электроосаждение. 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. Изменение положения наноструктур фиксировали с помощью последовательных фотографий. Выяснилось, 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, обладающго магнитными свойствами, такого как никель или железо. Тогда с помощью магнитного поля можно будет задавать направление движения наностержней», – сказал исполнитель гранта РНФ, кандидат химических наук, Сергей Кушнир. «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», – заключил Кирилл Напольский.
