Ученые разработали новый метод создания высококачественных наночастиц для медицинской диагностики

Схематическое изображение образования наночастиц с помощью обычного (верхняя левая панель) и ограниченного (верхняя правая панель) отжима. Видно, что частицы, полученные методом ограниченного отжима, более однородны, мельче и плотнее упакованы. Образцы также демонстрируют значительно более сильный сигнал рамановского рассеяния. Автор: Группа доктора Атикура Рахмана из IISER Пуна, Индия

Исследователи из Индийского института научного образования и исследований (IISER) в Пуне и Индийского технологического института в Бомбее разработали инновационный и экономически эффективный метод производства высококачественных металлических наночастиц. Подробности исследования опубликованы в журнале Small Methods.

Новая технология, названная «ограниченным отжигом», может найти широкое применение в биомедицинской диагностике и химическом анализе, позволяя создавать высокочувствительные и надежные сенсоры.

Исследование проводилось под руководством доктора Айши Рахман (научный сотрудник I-Hub Quantum Technology Foundation при IISER Пуна), профессора Анирбана Саина (сотрудник кафедры физики IIT Бомбей) и доктора Атикура Рахмана (сотрудник кафедры физики IISER Пуна). Ученые предложили простой, но эффективный способ создания однородных наночастиц высокой плотности на различных поверхностях, включая плоские, изогнутые и микротекстурированные подложки.

«Исследование также предоставляет теоретическую основу, объясняющую, как эластичность и низкое поверхностное натяжение PDMS уменьшают размер частиц и повышают их однородность, предлагая основу для дальнейших разработок с использованием аналогичных материалов», — отметил один из ведущих авторов работы доктор Атикур Рахман.

Метод основан на «сэндвич-технологии»: тонкий слой металла (например, золота) помещается между подложкой и слоем PDMS (гибкого силиконового материала) и подвергается нагреву. Это позволяет точно контролировать размер и расположение наночастиц, создавая структуры с минимальным разбросом размеров и зазорами в несколько нанометров.

Такая точность критически важна для приложений, требующих стабильной и улучшенной производительности, например, для обнаружения следовых количеств биологических или химических веществ.

Традиционные методы производства наночастиц обычно дороги, сложны и не обеспечивают высокой однородности. В отличие от них, технология ограниченного отжига, впервые примененная к металлическим пленкам в данном исследовании, проста в масштабировании и подходит для различных металлов (серебро, золото, медь и их сплавы) и подложек (от стеклянных пластин до оптических волокон).

Слой PDMS не только формирует наночастицы, но и защищает их от окисления, обеспечивая чистоту и стабильность — ключевые свойства для практического использования сенсоров.

Созданные наночастицы демонстрируют исключительные оптические свойства, что делает их идеальными для передовых сенсоров на основе локализованного поверхностного плазмонного резонанса (LSPR) и поверхностно-усиленного рамановского рассеяния (SERS). В тестах с пробными молекулами наночастицы показали чувствительность на уровне одной пикомолярной концентрации (триллионная доля моля на литр), что значительно превосходит возможности традиционных методов.

Ученые полагают, что эта технология может революционизировать раннюю диагностику заболеваний через обнаружение биомаркеров, а также выявление микроколичеств химических веществ в экологическом и промышленном мониторинге.

Дополнительная информация: Ayesha Rahman et al, Thermodynamic Control of Nanoparticle Fabrication via Confined Dewetting, Small Methods (2025). DOI: 10.1002/smtd.202500245