自己組織化銀ナノキューブ
シルバーナノキューブ
銀は、その優れた性能により、ナノ構造にとって最も重要な材料の1つです。銀のナノ構造は、球、ディスク、ロッド、ワイヤー、星、プリズム、右双角錐、立方体など、さまざまな形状で合成されています。これらのうち、単結晶ナノキューブは、銀ナノキューブが犠牲テンプレートとして機能するため、特に金ナノケージの製造に最も有用な構造です。
合成
ワシントン大学の研究者は、単分散サンプルとして銀ナノキューブを製造するための、シンプルで堅牢で用途の広いポリオール合成法を開発しました。ここで銀原子は、AgNO3前駆体をエチレングリコールで還元することによって形成されます。銀原子の濃度が過飽和レベルに達すると、それらは核形成を開始し、溶液相で銀ナノ構造に成長します。微量の硫化ナトリウム（Na2S）または硫化水素ナトリウムを添加することにより、銀ナノキューブの生成速度を向上させることができます。硫化物アニオンの存在は、銀イオンの還元速度が劇的に増加するため、銀ナノキューブのポリオール合成を大幅に加速しました。
自己組織化と合成
UCサンディエゴのナノエンジニアは、銀ナノキューブを自己組織化してより大規模な構造にし、新しい光学、化学的、生物学的センサー、光学回路、次世代のアンテナやレンズで使用できるようにする技術を開発しました。金属ナノ結晶はレンガのような立方体の形をしており、互いに正確な方向を向いた大規模な構造に自発的に組織化されます。
アンテナやレンズなどの物体を構築するために、研究者は化学合成された金属ナノ結晶を使用しました。ナノ結晶は、複数の粒子のグループに編成されたときに光を閉じ込めることができる結晶銀で構成される小さな立方体を作成することによって、これらの構造を構築するためにさまざまな形状に合成できます。光を超少量に閉じ込めることで、非常に感度の高い光学センサーが可能になり、研究者は単一分子がどのように動き、反応し、時間とともに変化するかを監視できます。
制御
キューブの編成方法を制御するために、研究者は、キューブが互いにどのように相互作用するかを変更する、銀のキューブ表面にポリマー鎖をグラフトする方法を開発しました。通常、立方体のようなオブジェクトが積み重なると、テトリスブロックのように並べてパックされます。シミュレーションを使用して、研究者は、立方体の表面に短いポリマーチェーンを配置すると、通常どおりにスタックし、長いポリマーチェーンを配置すると、キューブが端から端までスタックすることを予測しました。
研究者は、これらの2つの異なる方向を持つナノキューブは、フィルムが異なる波長の光を反射および透過することを示しました。
アプリケーション
調査結果は、光が分子と相互作用する新しい光化学および生物学的センサーの開発、および光を使用して情報を提供できる光回路に重要な影響を与える可能性があります。
ナノマテリアル