Наночастицы с дефектами поверхности для сверхчувствительных датчиков и эффективного фотонагрева

Инновационный метод создания наночастиц для сверхчувствительных датчиков

Ученые из Московского физико-технического института разработали уникальную технологию получения наночастиц из слоистых кристаллов дихалькогенидов вольфрама. В основе метода лежит использование ультракоротких лазерных импульсов, которые способны мгновенно превращать исходный материал в плазму. В процессе быстрого последующего охлаждения формируются частицы размером в десятки нанометров, которые при этом сохраняют свою упорядоченную внутреннюю структуру, что является критически важным для их функциональных свойств.

Ключевая особенность новой технологии заключается в создании специфических дефектов на поверхности полученных частиц. Искривления и вакансии в кристаллической решетке открывают новые каналы для переноса электрического заряда, что позволяет частицам усиливать сигнал молекул в три до пяти раз по сравнению с обычными кристаллическими чешуйками. Кроме того, данные материалы обладают выдающимися характеристиками в области фотонагрева: они способны преобразовывать до 85 процентов ближнего инфракрасного света в тепловую энергию, особенно эффективно проявляя эти свойства на основе теллурида вольфрама.

В перспективе данные наноструктуры могут стать основой для создания нового поколения датчиков, способных контролировать состав воды, пищевых экстрактов и технологических жидкостей. Разработанный материал позволяет объединить две функции в одном устройстве: высокоточное обнаружение нужных веществ и их одновременный локальный нагрев. Примечательно, что производство таких наночастиц возможно непосредственно в воде, что исключает необходимость использования сложных химических растворителей. Исследователи подчеркивают, что для работы материала не требуется идеальная структура всей частицы: нарушенная поверхность служит для взаимодействия с молекулами, в то время как упорядоченный внутренний объем отвечает за управление оптическими характеристиками.