Ученые создали наночастицы для поиска «зеркальных» молекул в растворителях
Новые углеродные наночастицы распознают «правые» и «левые» формы молекул в органических растворителях. Разработка может помочь контролировать производство лекарств и создавать оптические сенсоры и светодиоды.
Источник: Источник: Анна Ведерникова / Университет ИТМО. Схема синтеза хиральных углеродных наночастиц и их применения в качестве оптического сенсора и компонента светящихся материалов.
МОСКВА, 27 августа /Новости науки/. Ученые создали углеродные наночастицы, распознающие «зеркальные» молекулы в органических растворителях. Об этом сообщила пресс-служба Российского научного фонда.
Многие молекулы существуют в двух формах, похожих друг на друга, как правая и левая ладони. Их химический состав одинаков, но пространственное строение различается. Из-за этого одна форма вещества может оказывать лечебное действие, а другая — работать слабее или вызывать нежелательные эффекты. Поэтому при производстве лекарств важно точно определять, какая форма молекулы получилась в ходе синтеза.
«В перспективе разработанные материалы могут лечь в основу сенсоров, которые упростят анализ продуктов и улучшат оценку качества при разработке новых препаратов», — рассказала младший научный сотрудник Университета ИТМО Анна Ведерникова.
Большинство существующих углеродных наносенсоров хорошо работает в воде, но в органических растворителях частицы слипаются и теряют свои свойства. Между тем именно в таких средах проходят многие химические реакции, необходимые для производства лекарственных веществ.
Исследователи встроили элементы, придающие наночастицам «правую» или «левую» ориентацию, непосредственно в углеродную матрицу во время ее формирования. Раньше подобные молекулы обычно присоединяли к поверхности уже готовых частиц, поэтому полученная структура была менее устойчивой.
Размер созданных частиц составляет 5–10 нанометров — примерно в десять тысяч раз меньше толщины человеческого волоса. Под действием ультрафиолета они ярко светятся, а также по-разному поглощают свет с правым и левым направлением вращения. Таким образом, распознавать «зеркальные» молекулы можно сразу по двум сигналам — изменению свечения и поглощения света.
Работу материала проверили в толуоле — распространенном органическом растворителе. При добавлении разных зеркальных форм органических молекул оптические свойства наночастиц менялись, что позволило различить эти соединения.
В будущем такие материалы могут использоваться в сенсорах для контроля качества фармацевтического сырья, фотонных устройствах, солнечных элементах и светодиодах. Следующая задача ученых — получить наночастицы, способные не только поглощать, но и излучать свет с заданным направлением вращения. Это позволит создавать гибридные наноматериалы и спин-светодиоды.
Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Applied Materials & Interfaces. В работе участвовали специалисты Университета ИТМО, Санкт-Петербургского государственного университета, а также научных организаций Китая и Чехии.
Многие молекулы существуют в двух формах, похожих друг на друга, как правая и левая ладони. Их химический состав одинаков, но пространственное строение различается. Из-за этого одна форма вещества может оказывать лечебное действие, а другая — работать слабее или вызывать нежелательные эффекты. Поэтому при производстве лекарств важно точно определять, какая форма молекулы получилась в ходе синтеза.
«В перспективе разработанные материалы могут лечь в основу сенсоров, которые упростят анализ продуктов и улучшат оценку качества при разработке новых препаратов», — рассказала младший научный сотрудник Университета ИТМО Анна Ведерникова.
Большинство существующих углеродных наносенсоров хорошо работает в воде, но в органических растворителях частицы слипаются и теряют свои свойства. Между тем именно в таких средах проходят многие химические реакции, необходимые для производства лекарственных веществ.
Исследователи встроили элементы, придающие наночастицам «правую» или «левую» ориентацию, непосредственно в углеродную матрицу во время ее формирования. Раньше подобные молекулы обычно присоединяли к поверхности уже готовых частиц, поэтому полученная структура была менее устойчивой.
Размер созданных частиц составляет 5–10 нанометров — примерно в десять тысяч раз меньше толщины человеческого волоса. Под действием ультрафиолета они ярко светятся, а также по-разному поглощают свет с правым и левым направлением вращения. Таким образом, распознавать «зеркальные» молекулы можно сразу по двум сигналам — изменению свечения и поглощения света.
Работу материала проверили в толуоле — распространенном органическом растворителе. При добавлении разных зеркальных форм органических молекул оптические свойства наночастиц менялись, что позволило различить эти соединения.
В будущем такие материалы могут использоваться в сенсорах для контроля качества фармацевтического сырья, фотонных устройствах, солнечных элементах и светодиодах. Следующая задача ученых — получить наночастицы, способные не только поглощать, но и излучать свет с заданным направлением вращения. Это позволит создавать гибридные наноматериалы и спин-светодиоды.
Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Applied Materials & Interfaces. В работе участвовали специалисты Университета ИТМО, Санкт-Петербургского государственного университета, а также научных организаций Китая и Чехии.
