Найдены наночастицы с необычным химическим составом

Ученые из России и Китая обнаружили множество новых и неожиданных наночастиц, а также способ регуляции их состава и свойств.

4 517

Выбор редакции

Полученные результаты открывают новые возможности для широкого использования наночастиц. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Chemistry Chemical Physics.


Химический состав и свойства микрообъектов, таких как наночастицы, могут принципиально отличаться от макрообъектов (кристаллов, стекол).

 

Многообразие свойств казалось бы одного и того же материала (скажем, оксида кремния), но состоящего из наночастиц разного размера, и возможность контролировать эти свойства составляют суть нанотехнологий.

 

Но как экспериментальное, так и теоретическое изучение структуры и состава наночастиц сталкивается с серьезными трудностями.


Ученые из Китая и Роcсии применили эволюционный алгоритм USPEX, разработанный профессором Сколтеха и МФТИ Артемом Огановым, для изучения широкого диапазона составов наночастиц. Исследователи рассмотрели два класса наночастиц, важных для катализа: железо-кислород и церий-кислород.

 

Был обнаружен эффект так называемые магические наночастицы, то есть частицы, обладающие повышенной стабильностью, которые могут иметь неожиданные химические составы (например, Fe6O4, Fe2O6, Fe4O13, Ce5O6, Ce3O12). Интересно, что ученые количественно показали возможность регулировать состав таких наночастиц, изменяя параметры окружающей среды температуру или парциальное давление кислорода.

 

Наночастицы / <a href=http://www.instagram.com/tsarcyanide target=_parent _blank>@Lion_on_helium</a>, пресс-служба МФТИ

Наночастицы / @Lion_on_helium, пресс-служба МФТИ


«Если у кристаллов неожиданные структуры мы обычно находим при необычных условиях, то у наночастиц необычные составы могут встретиться и при нормальных условиях, например Si4O18 или Ce3O12», рассказывает первый автор исследования, доцент Технологического университета провинции Шаньси (Китай) Сяоху Ю, несколько лет проработавший в Москве, в лаборатории профессора Оганова в МФТИ.


«Одним из сюрпризов для нас было обнаружение у наночастиц таких же хребтов и островов стабильности и «морей нестабильности», которые давно известны для атомных ядер.

 

И атомное ядро, и наши наночастицы можно описать как кластеры, состоящие из двух типов частиц (в нашем случае например, из железа и кислорода, а в случае атомных ядер — из протонов и нейтронов).

 

Если вы построите карту, осями которой будут числа атомов каждого сорта в кластере, то увидите, что большинство стабильных кластеров образуют узкие «хребты стабильности», но будут и весьма любопытные, с химической точки зрения, «острова стабильности».

 

Стабильные наночастицы, возможно, элементарные кирпичики при росте кристаллов, этот вопрос меня интересовал с юности. И острова стабильности это тема великой работы наших академиков Флерова и Оганесяна, с которыми я в детстве мечтал работать», рассказал профессор Сколтеха и МФТИ Артем Оганов.

Naked Science Facebook VK Twitter
Сколтех
50Статей
Негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института.
4 517
Комментарии
Аватар пользователя Alex Alex
Вчера
На 1/7 части суши собрались все дешёвые понты
Аватар пользователя Вадим Бобровский
Вчера
БОльшая часть российский дорог не имеет даже твердого...
Аватар пользователя Вадим Бобровский
21 апр
человек есть создание и часть Вселенной и на данный...

Колумнисты

Физтех
126Статей
Сколтех
50Статей
Discovery Channel
36Статей
ТюмГУ
13Статей
СФУ
11Статей
Комментарии

Быстрый вход

Или авторизуйтесь с помощью:

на сайте, чтобы оставить комментарий.
Вы сообщаете об ошибке в следующем тексте:
Нажмите Отправить ошибку