Химики из США разработали новый метод для идентификации индивидуальных нанообъектов по их молекулярной структуре. Методика, предполагающая бомбардировку нанообъектов одиночными кластерами золота, может применяться для сортировки смесей наночастиц или изучения их поверхности.

Изображение полистироловых сфер, нанесенных на поверхности «усов» из оксида алюминия. (Рисунок из Anal. Chem., 2009, DOI: 10.1021/ac9014337)

Наноразмерные объекты анализируют с помощью атомной силовой микроскопии и сканирующей туннельной микроскопии, позволяющей точно отобразить рельеф поверхности изучаемого объекта. Такие методы, как масс-спектрометрия вторичных ионов [secondary ion mass spectroscopy (SIMS)] могут дать и химическую информацию.

Обычно при проведении анализа по методу SIMS на нанообъекте фокусируют луч частиц, например, фуллеренов или атомных ионов. Соударение приводит к разбросу осколков, анализ которых помогает получить информацию о строении поверхности. Однако осколки отрываются одновременно от многих участков поверхности, поэтому с помощью метода SIMS можно определить лишь основной элементный состав, но не более детальную молекулярную структуру наночастиц.

Эмиль Швайкерт (Emile Schweikert) с коллегами разработал способ определения молекул, составляющих нанообъекты с помощью метода SIMS. Исследователи заменили поток частиц, бомбардирующих объекты, на «наноснаряды» диаметром 2 нм, состоящие из 400 положительно заряженных атомов золота. Для анализа выброшенных осколков исследователи определяли скорость, следовательно и массу испускаемой частицы, за счет скорости, с которой частица достигает детектора. Многократное повторение этой бомбардировки позволяет построить распределение осколков.

Для проверки новой методики SIMS в группе Швайкертаполучили композитные нанообъекты, представляющие собой «усы» из оксида алюминия длиной 0,25 мкм, покрытые 30 нанометровыми шариками из полистирола. Было обнаружено, что можно различить два материала – осколками одного были алюмооксидные ионы, а второго – углерод и карбокатионы (от полистирола).

1. Anal. Chem., 2009, DOI: 10.1021/ac9014337

2. ChemPort