Углеродные частицы размером пять–десять нанометров ярко светятся под ультрафиолетом. Исследователи ИТМО с коллегами создали материал, оптический отклик которого помогает распознавать зеркальные формы молекул в органических растворителях.
Молекулы с разным действием
Собственные ладони зеркально похожи, но совместить их одним наложением невозможно. У молекул такое свойство называется хиральностью. При одинаковом химическом составе зеркальные формы могут действовать неодинаково: одна обладает лекарственными свойствами, другая оказывается менее эффективной или вызывает нежелательные эффекты.
При синтезе препаратов химикам необходимо определять, какая форма получилась. Хиральные наночастицы могут служить чувствительным материалом для такого анализа: взаимодействие с разными зеркальными молекулами меняет их оптические свойства.
О разработке петербургской команды ИТМО сообщил 26 августа 2026 года. Она может стать основой лабораторных сенсоров. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.
Испытание растворителем
Многие подобные сенсоры работают преимущественно в воде. В органических растворителях частицы распределяются неравномерно и собираются в агрегаты, теряя необходимые свойства. Именно в таких средах проходят многие превращения, используемые при получении лекарств.
Петербургская команда разрабатывала материал, который оставался бы устойчивым в этих условиях: чувствительные частицы должны сохранять работоспособность в среде, где проводится анализ.
Асимметрия внутри частицы
Обычно хиральные молекулы присоединяют к поверхности уже готовой углеродной структуры. Исследователи ИТМО с коллегами изменили этот способ: хиральные фрагменты встроили непосредственно в углеродную матрицу во время синтеза.
Как сообщает Российский научный фонд, полученные наночастицы стали стабильнее и сохранили оптические свойства в органических растворителях.
Два оптических сигнала
Для распознавания соединений материал даёт два независимых сигнала, которые выделяет РНФ:
- свечение — частицы ярко светятся при ультрафиолетовом освещении;
- изменение поглощения — материал неодинаково поглощает свет с левой и правой круговой поляризацией.
Работу наночастиц проверили в толуоле. Присутствие зеркальных органических молекул изменяло оптический отклик материала.
От поглощения к излучению
Одно из перспективных применений разработки — контроль качества фармацевтического сырья. Частицы могут стать чувствительным материалом для лабораторных сенсоров.
Следующая задача, обозначенная исследователями, — получить частицы, способные не только поглощать, но и излучать циркулярно-поляризованный свет. Такие материалы команда планирует использовать при создании гибридных наноматериалов и спин-светодиодов.