В результате совместной работы химикам удалось выявить естественную хиральность в разновидности наночастиц, известных как квантовые точки. Хиральность – это фундаментальное свойство многих биомолекул и других систем, которое выражается в несовместимости объекта с его зеркальным отражением в пространстве. При этом «правые» и «левые» изомеры совершенно по-разному взаимодействуют друг с другом, а также с проходящим светом. «Правый» изомер вращает плоскость поляризации света вправо, а «левый» изомер соответственно – влево. До сих пор считалось, что хиральность не присуща неорганическим наночастицам, так как в смеси наночастиц эффект вращения поляризации света никогда не наблюдался. 

Как выяснили ученые, при нормальном синтезе нанокристаллов в смеси образуется равное количество «правых» и «левых» нанокристаллов, которые взаимно компенсируют вращение поляризации света. Чтобы сделать такой вывод, ученым понадобилось разработать специальный метод, посредством которого им удалось поделить смесь из нанокристаллов на «правые» и «левые» составляющие. 

«Во всем мире существует огромная потребность в новых способах получения хиральных наночастиц. Мы рассчитываем, что наш метод найдет применение в биофармацевтике, нанобиотехнологии, нанотоксикологии и биомедицине, в особенности для медицинской диагностики и адресной доставки лекарств. По сути, если все наночастицы действительно хиральны, то при взаимодействии с биологическим объектом 50% смеси наночастиц в него уйдет, в то время как другие 50% останутся снаружи. Для нанотоксикологии, например, такой вывод имеет критическое значение, а раньше этого никто не учитывал. Кроме того, поскольку квантовые точки могут сами испускать левовращающий и правовращающий поляризованный свет, возможность их эффективного изготовления позволит разработать совершенно революционные устройства – голографические дисплеи и многое другое», – комментирует Юрий Гунько, профессор Тринити-Колледжа и соруководитель международного научно-образовательного центра «Физика наноструктур» Университета ИТМО. 

Метод, разработанный учеными, заключается в разделении смеси нанокристаллов через систему из двух несмешиваемых жидкостей – хлороформа и воды. Поскольку квантовые точки не растворяются в воде, для их перевода из хлороформа в воду используется хиральная молекула цистеин. Как оказалось, если охладить раствор и в нужный момент прервать реакцию перевода, то можно добиться ситуации при которой «правые» и «левые» наночастицы окажутся равномерно распределены между водой и хлороформом.

Полный текст статьи доступен по ссылке.

Дмитрий Мальков,
Пресс-служба Университета ИТМО