Исследователи из Токийского университета совершили прорыв в нанотехнологиях, впервые зафиксировав процесс формирования золотых нанокластеров на атомном уровне. Во время экспериментов ученые обнаружили совершенно новую форму золота — длинные игольчатые структуры, названные "квантовыми иглами". Эти образования демонстрируют уникальные квантовые свойства и активно взаимодействуют с ближним инфракрасным излучением.
Ключом к открытию стало намеренное замедление процесса роста нанокластеров. Это позволило исследователям заморозить частицы на ранних стадиях развития и проанализировать их с помощью рентгеновской дифракции. Вопреки ожиданиям, атомы золота формировали не сферические скопления, а вытянутые структуры из повторяющихся блоков по три и четыре атома. Электроны в этих иглах занимают фиксированные энергетические состояния, что характерно для квантовых систем.
Потенциальные применения открытия чрезвычайно перспективны. Квантовые иглы могут значительно улучшить качество медицинской визуализации в ближнем инфракрасном диапазоне и повысить эффективность преобразования солнечной энергии. Однако для практического использования предстоит решить challenges массового производства и модификации свойств этих структур.
Исследование, опубликованное в Journal of the American Chemical Society, открывает новые горизонты в контролируемом синтезе наноматериалов. Ученые планируют продолжить работу, исследуя возможность создания аналогичных структур из других металлов и совершенствуя методы синтеза для будущих коммерческих применений.
