Современные нанотехнологии позволяют изыскивать новые возможности даже в «вечных ценностях» - например, в золоте. Удивительно, но в наномире всем нам хорошо известное золото преобразуется. Так, оно теряет металлические свойства и приобретает полупроводниковые качества; при окислении наноструктуры золота демонстрируют магнитные свойства.
Уже разработан ряд способов получения наночастиц золота – например, метод Туркевича, метод Браста. Изысканы методы стабилизация синтезированных наночастиц в растворах (электростатический, адсорбционный, хемосорбционный). В частности, московская Научно-производственная компания «Наномет» (http://www.nanomet.ru) производит
стандартизированные наночастицы (15 нм), которые могут использоваться как в виде мицеллярных и водных растворов, так и для получения модифицированных наночастицами жидкофазных и твердых материалов, которые приобретают высокие биоактивные, каталитические и иные практические полезные свойства.
1.Медицина
Биомаркеры на основе нанозолота признаются главным достижением этого материала. Фирма из США Nanosphere, Inc. разработала и запатентовала (85 патентов!) серию методов для скоростной диагностики массовых заболеваний. Это нашло применение в простом и дешевом а) генетическом тестировании; б) протеиновой диагностике. На основе последней построены определения на ранних стадиях сердечнососудистых нарушений и рака простаты (с помощью простатоспецифичного антигена PSA). Разработана диагностическая аппаратура под названием Verigene® System. Ведётся разработка диагностики двух других разновидностей рака – рака молочной железы с помощью протеина P53 и рака щитовидной железы с помощью тиреоглобулина, а также теста для болезни Альцгеймера.
Группа израильских ученых изучила метод раннего диагноза рака легких. Наносенсоры обнаруживают так называемые неустойчивые органические частицы в дыхании пациента, которые являются одним из первых признаков болезни. Прибор достаточно дешев и может пополнить арсенал инструментов семейного врача. Он позволяет предсказать рак легких в 86% случаев.
Физики-ядерщики из подмосковной Дубны предложили использовать нанозолото для лечения онкологических заболеваний. Главное преимущество изобретённого метода заключается в том, что облучение не затрагивает здоровые клетки. После введения в организм препарата наночастицы золота оседают на раковых клетках. Тогда на них воздействуют СВЧ-излучением. И так как золото – хороший теплопроводник, клетки нагреваются в тысячу раз быстрее здоровых тканей. Таким образом, злокачественное образование разрушается.
2. Компьютерная память
Тайваньские исследователи из Национального университета Чун Хсинг (NCHU) и Научно-исследовательского технологического института (ITRI) разработали простую и недорогую память, представляющую собой массив из сочетания пластика и золотых наночастиц. Планируется применить такую память для создания гибкой электроники, такой, как радиочастотные идентификаторы (RFID-метки), смарт-карты, электронная бумага, мобильные телефоны и др. Новая память может быть изготовлена из легкодоступных материалов и может быть очень дешева в производстве. Тем не менее, на данном этапе развития технологии, огромный минус заключается в очень малом количестве циклов записи - последние измерения показывают, что память не выдерживает более 1000 циклов изменений состояния и сохраняет данные примерно 10 дней. Новая память состоит из золотых наночастиц и полимерных соединений. Для чтения и записи, а также стирания данных из ячейки памяти требуется приложить напряжения разных значений.
Сотрудникам Технологического университета Свинберна (Swinburne University of Technology) из Австралии удалось разработать оптический диск высокой емкости - до 1,6 ТБ. Добиться этого удалось путем внедрения наночастиц золота в структуру диска и использования лазеров с различной длиной волны – 700, 840 и 980 нм. Помимо этого, путем модернизации данной технологии можно добиться увеличения емкости одного диска до 10 ТБ. Есть сообщения о том, что компания Samsung (Корея) заключила договор с разработчиками о коммерческом производстве соответствующих носителей и приводов.
3. Катализаторы
Нанозолото оказалось довольно активным катализатором ряда химических реакций. Например, английские ученые совместно с известной фирмой Johnson Matthey исследовали селективное окисление углеводородов. Подобные исследования ведёт и Токийский университет (Tokyo Metropolitan University), превращая ненасыщенные углеводороды в кислород-содержащие органические соединения типа эпоксидов и кетонов.
Нанозолото также эффективно при низкотемпературном преобразовании вредного угарного газа в безвредный углекислый газ. Промышленные установки выпускает, например, фирма Novax Material & Technology (Тайвань).
Золотые частицы размером от 2 до 15 нанометров, особенно с присадками висмута могут быть катализатором и в ряде других реакций.
4. Нанопечать
Лаборатории IBM в Цюрихе разработали методику, позволяющую с высокой точностью задавать местоположение отдельных наночастиц, а также, что самое важное, создать оборудование для практической реализации предлагаемых методов. В новой методике исследователи распыляют тонкий слой наночастиц на пластинки, позволяя им заполнить канавки. После высыхания «чернил» для фиксации наночастиц на целевой поверхности используется тонкий полимерный слой. В результате этой операции получаются картины, в тысячи раз более детализированные, чем те, что можно получить классическими способами. Разработка может быть взята на вооружение производителями биодатчиков, ультратонких линз, нанопроводов и других сверхминиатюрных компонентов электронных систем.
Наносить золотые надписи на стекле и полупроводниках при комнатной температуре можно наночернилами фирмы Johnson Matthey, в которых золото стабилизировано органическими добавками группы аминов. Надписывание осуществляется специальным пьезо-принтером. Потенциальным применением являются коррозионно-стойкие контакты микроэлектроники с оценочной емкостью рынка 3 тонн в год.
Примечательно, что золотые высокотехнологичные нанонадписи проникли и в ювелирное дело. Так, фирма Mir Enterprises недавно презентовала сапфиры с нанозолотыми строками Корана, которые были нанесены электронно-лучевой технологией.
Владимир Тесленко для Rough&Polished
