Белки растительного вируса превращают золотые наночастицы в экологически чистые листы для солнечных технологий

Используя белки распространённого вируса табака, исследователи-химики из Университета Макгилла разработали простой и экологичный способ организации золотых наночастиц в ультратонкие листы, что позволило усилить их оптические свойства. Результат: более дешёвые и безопасные материалы для солнечных панелей, датчиков и современных оптических устройств.

Наночастицы золота эффективны в усилении оптических сигналов только в том случае, если они расположены на поверхности и расположены на точных расстояниях друг от друга.

До сих пор создание подобных узоров требовало использования агрессивных химикатов и строго контролируемых лабораторных условий. Прорыв команды Макгилла состоял в модификации вируса табачной мозаики таким образом, чтобы он мог самоорганизовываться в листы в воде при комнатной температуре с правильным расположением наночастиц.

«Если просто бросить эти наночастицы на поверхность, какая-то их часть случайным образом вызовет усиление», — сказала доцент и соавтор Эми Блум. «Но если их удастся расположить на определённом расстоянии, то вся поверхность станет активной».

Результатом является наноматериал, производство которого обходится дешевле и оказывает меньшее воздействие на окружающую среду по сравнению с существующим методом. Исследование опубликовано в журнале Small.

Строительные блоки природы

Блум заявил, что эта работа представляет собой важный шаг на пути к созданию устойчивых наноматериалов для повседневных технологий.

«Речь идёт об использовании природных строительных блоков для того, чтобы сделать технологии чище, дешевле и умнее», — сказала исследовательница. «В целях безопасности мы не используем активный вирус. Мы используем только оболочку, которая не содержит генетического материала», — добавила она.

Построение белкового каркаса

Чтобы построить каркас, команда модифицировала белок вируса, добавив короткую цепочку гистидина — по сути, крошечные крючки, которые цепляются за золотые наночастицы и направляют белки к самостоятельной сборке в сверхтонкие листы.

«Мы полагаемся на большое количество очень слабых взаимодействий», — сказал Блум. «Если у меня есть одно, оно точно не будет держаться. Если у меня их будет 15, оно будет держаться очень, очень прочно».

Без этой модификации белок имеет тенденцию к слипанию. Более слабые взаимодействия, напротив, способствуют тому, что белки выпрямляются, отмечает Блум.

Команда с удивлением обнаружила, что при определённых условиях листы могут сворачиваться в нанотрубки. Это открывает исследователям возможность исследовать, смогут ли эти трубки в будущем функционировать как наноскопические оптоволоконные кабели, сказал Блум.

Контакты, администрация и авторы