Nanočástice s životním stylem elektronů. Kredit: Northwestern University.

Chová se to úplně jako elektron. Ale elektron to rozhodně není, už jenom vzhledem k mnohem větší velikosti. Co to tedy je? Každopádně je to velmi zvláštní a neméně vzrušující objev, který učinili vědci americké Northwestern University. Jde o nanočástice vylepšené pomocí řetězců DNA v prostředí koloidních krystalů. Jak se ukázalo, tyhle nanočástice se chovají jako elektrony. Nový objev nejen posunuje naše vnímání vlastností hmoty, ale také otevírá dveře vývoji nových typů materiálů. Výzkum publikoval časopis Science.

Chad Mirkin. Kredit: Chad Mirkin.

Badatelé se nechali slyšet, že nikdy nic podobného neviděli. Zmíněné nanočástice v jejich simulacích vypadaly jako elektrony, které obíhají kolem atomů. Chad Mirkin a jeho spolupracovníci kvůli novému objevu zavedli nový význam pojmu „metallicity", čili metalicity, který odkazuje na pohyblivost elektronů v kovu. Maličké nanočástice se v koloidních krystalech pohybují podobně jako elektrony a fungují jako „lepidlo“, které drží takový materiál pohromadě.

Podle Mirkina je teď na čase, abychom o hmotě přemýšleli novým způsobem. Jejich objev by teď mohl vést k materiálům, jaké jsme zatím ještě neviděli. A takové materiály by se zase mohly stát základem pozoruhodných nových technologií, počínaje optikou, až po elektroniku a katalýzu.

Northwestern University, logo.

Mirkinův tým se již dříve zabýval tvořením krystalické struktury z nanočástic, které jako chytré „lepidlo“ propojily řetězce DNA. V těchto experimentech používali nanočástice o velikostech v desítkách nanometrů, které propojovaly stovky řetězců DNA. Když ale v simulacích zmenšili nanočástice na velikost 1,4 nanometru, tak každou z nich vázalo jen 4 až 8 řetězců DNA. A nanočástice se pak začaly chovat jako elektrony.

Po simulacích následovaly nové experimenty, v nichž se malé částice, podobně jako elektrony v kovech, pohybovaly uvnitř krystalu, tvořeného většími nanočásticemi. Staly se „lepidlem“, které drží takový materiál pohromadě. V experimentech to fungovalo s nanočásticemi ze zlata, podle badatelů by to ale mělo být stejné pro další typy nanočástic v koloidních krystalech. 

Video:  Chad Mirkin '86 - Emerging Healthcare Innovations in Nanotechnology


Literatura
Northwestern University 20. 6. 2019, Science 364: 1174–1178.