Найден способ исследования наночастиц размером меньше нанометра

Современная наука прочно погружена в мир мельчайших частиц, из которых состоят различные вещества в нашем «большом» мире. И с каждым годом она погружается на всё большую глубину. Сегодня многих учёных интересуют частицы, размер которых меньше одного нанометра. Особенно исследователи заинтересованы металлическими наночастицами, поскольку те могут найти массу полезных применений. Как повествует журнал Science Advances, японские учёные нашли способ исследовать такие частицы и определять их химический состав и структуру.

Одно из свойств столь мелких частиц, которые были названы «субнаноскопическими кластерами», заключается в их необычайно высокой каталитической активности. Также они обладают квантовыми свойствами, которые сильно меняются в зависимости от числа атомов в кластере.

Для исследования наночастиц современные учёные применяют некоторые известные методы, такие как рамановская спектроскопия, ил КР-спектроскопия. Суть её состоит в том, что образец облучается лазером и даёт спектр рассеянного излучения, который можно проанализировать и выявить состав образца. Различные варианты этого метода до последних дней показывали хорошую эффективность, однако у такой спектроскопии, понятное дело, имеется свой предел. Для исследования более мелких частиц рамановская спектроскопия оказалась непригодна.

Что оставалось делать любопытным учёным? Либо изобретать какой-то новый способ, либо усовершенствовать старый. Исследователи не стали мудрствовать лукаво и попытались именно усовершенствовать рамановский метод. Они обнаружили, что наночастицы золота или серебра, помещённые в тонкую оболочку из кремнезёма, способны существенно усиливать оптические сигналы. Это означает, что старый рамановский конь ещё может пригодиться в бою с новыми, субнаноскопическими частицами.

С помощью экспериментов на специальном лабораторном оборудовании было установлено, что для эффективного усиления оптических сигналов подходят серебряные частицы довольно больших габаритов – около ста нанометров. Обычно в подобных исследованиях используются частицы с размерами почти вдвое меньшими, но здесь и этого оказалось достаточно.

Изобретённый метод следовало испробовать на практике, и учёные это произвели. В качестве образцов они брали субнаноскопические кластеры оксида олова, которые имели необычно высокую каталитическую активность в некоторых химических реакциях. Это свойство не укладывалось в имеющиеся представления о структуре оксида олова. Улучшенный рамановский метод показал некий особый спектр, вследствие чего имеющиеся представления пришлось пересмотреть. Оказалось, что оксид олова не так прост, как о нём думали ранее.

Новый метод наверняка возьмут на вооружение учёные всего мира. Конечно, он тоже со временем устареет, и тогда придётся искать ему очередную замену.