Нанокубки: передовые наноматериалы, изгибающие свет, для биомедицинских и фотонных применений

Нанооболочки, нанояйца и нанокубки

Нанооболочки — сферические силициевые ядра, покрытые тонкой золотой оболочкой. Когда ядро смещено внутри оболочки, структура становится нанояйцом; если смещение превышает толщину оболочки, ядро пробивает оболочку, образуя нанокубок. Эти формы демонстрируют различные спектры поглощения и рассеяния, причем нанояйца показывают сильно красносмещенные мультиполярные пики и усиленные ближне-полевые интенсивности по сравнению с нанооболочками.

Биомедицинский потенциал нанояиц

Исследователи Гонконгского университета науки и технологий спроектировали нанояйцо, состоящее из твердой кобальтовой оболочки, инкапсулирующей платино-железное ядро. Эта конструкция безопасно доставляет платину, известное противопухолевое средство, к опухолевым клеткам. In vitro исследования показали, что нанояйцо в 7 раз более цитоксично для раковых клеток, чем стандартный препарат цисплатин, сохраняя при этом благоприятный профиль безопасности.

Процесс фabрикации включает синтез наночастиц сульфида кобальта, образующих пористую кристаллическую оболочку вокруг железа/платины нанокристаллов. Поры оболочки достаточно велики для проникновения воды, тогда как полые частицы сульфида кобальта сами по себе демонстрируют пренебрежимую токсичность к культивированным человеческим раковым клеткам.

Нанокубки: метаматериалы, изгибающие свет

Нанокубки — минутные чашевидные наночастицы, способные манипулировать светом через плазмонные взаимодействия. Встраивая эти наноантенны в полимерную матрицу, ученые создали метаматериал, перенаправляющий входящий свет в заданном направлении, минимизируя обратное рассеяние и делая материал фактически невидимым для глаза.

Процесс фabрикации

Производство световогнущих нанокубков включает осаждение полистироловых или латексных коллоидных частиц на стеклянный субстрат, испарение золотого слоя под контролируемыми углами и наложение эластомера. После отверждения композитная пластина поднимается с субстрата, оставляя ориентированные нанокубки, встроенные в эластомер.

Применения

• Межчиповая оптическая передача сигналов для высокоскоростных вычислений.
• Усиленная спектроскопия и суперлинзирование для высокоразрешающего изображения.
• Фотовольтаические системы слежения, фокусирующие солнечный свет на фиксированный приемник, повышающие эффективность солнечных панелей.

Другие наноструктуры

Гим Вей Хо из лаборатории наноразмерной науки Кембриджского университета продемонстрировала рост разнообразных наноструктур — включая нанопроводники, конусы, кольца, кубки и цветообразные формы. Эти сложные, часто аморфно-кристаллические композиты обещают перспективы для электронных и фотонных устройств следующего поколения.