Разработка Калиниградских ученых усокрит развитие технологий будущего

Исследователи Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта разработали математический алгоритм, позволяющий с высокой точностью рассчитывать оптические свойства наночастиц серебра различной формы — от сфер и цилиндров до игл и звёзд. Благодаря этому инструменту учёные смогли создать цифровые двойники наночастиц, демонстрирующие, как реальные образцы взаимодействуют со светом.

Ранее такие характеристики можно было получить только экспериментальным путём, что требовало дорогостоящего лабораторного синтеза и множества проб и ошибок. Новая методика позволяет существенно сократить эти затраты, ускорив процесс разработки наноматериалов.

Результаты работы опубликованы в международном научном журнале Optical and Quantum Electronics.

Как отмечают авторы, разработка будет особенно полезна при создании высокочувствительных оптических сенсоров, применяемых в ранней диагностике заболеваний и мониторинге лекарственных препаратов в биологических жидкостях человека.

Кроме того, учёные смоделировали поведение наночастиц в различных средах — в вакууме и в воде, которая чаще всего используется в химическом синтезе. Алгоритм позволил точно определить, как частицы поглощают, рассеивают и усиливают свет в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах.

Выяснилось, что каждая форма наночастиц имеет уникальные «оптические отпечатки пальцев». Особенно интересными оказались наноиглы и нанозвёзды, которые концентрируют световую энергию на острых концах. Это свойство делает их перспективными для настройки и усиления света в ближнем инфракрасном диапазоне — важном для медицинских и биотехнологических приложений.

Серебряные наночастицы давно применяются в медицине, электронике и экологии: они обладают антимикробным действием, используются в системах доставки лекарств, в покрытиях для имплантатов и материалах для очистки воды и воздуха. Разработка калининградских учёных открывает путь к точному моделированию и созданию таких наноструктур без лабораторных экспериментов, что может ускорить развитие технологий будущего.