Найдены наночастицы с необычным химическим составом — Naked Science
Сколтех

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.

Наночастицы
Наночастицы / @Lion_on_helium / Пресс-служба МФТИ

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.

«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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
Позавчера, 11:04
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

Вчера, 18:35
Илья Ведмеденко

Египтяне провели учения, на которых французский истребитель Rafale одолел российский Су-35. Оба самолета принадлежат к четвертому поколению.

Вчера, 21:22
Илья Ведмеденко

В Воронеже приступили к строительству первого «самолета Судного дня» нового типа. Машину создают на базе Ил-96-400М. В обозримом будущем такие самолеты заменят воздушные командные пункты Ил-80.

Позавчера, 11:04
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

Позавчера, 21:04
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

22 июля
Илья Ведмеденко

По информации СМИ, модуль «Наука» столкнулся с техническими проблемами. Они могут существенно осложнить стыковку с Международной космической станцией.

Позавчера, 11:04
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: