Диоксид тория изучили на уровне наночастиц

Ученые из МГУ, Европейского центра синхротронного излучения (ESRF), Центра им. Гельмгольца Дрезден-Россендорф и Университета Уппсалы впервые исследовали структуру наночастиц диоксида тория — радиоактивного элемента, используемого для получения урана и плутония. Результаты исследования ученых опубликованы в журнале Physical Chemistry Chemical Physics.

В последнее время работы по наноразмерным материалам занимают все большее место в химических исследованиях. Дело в том, что приближаясь к нанометровому размеру, объекты начинают демонстрировать новые оптические, электронные и механические свойства, не свойственные макроматериалам. Поэтому информация о структуре наночастиц имеет фундаментальное значение для объяснения их устойчивости и поверхностных свойств.

Изучение наночастиц радиоактивных элементов специалистами из МГУ началось после экспериментов с сорбцией плутония на природном минерале гематите. Ученые обнаружили, что плутоний не просто сорбируется на поверхности, а образует кристаллические наночастицы оксида плутония PuO₂. Дальнейшие работы позволили целенаправленно синтезировать серию (размером от 2,5 до 30 нм) частиц диоксида другого радиоактивного элемента — тория. Также была проведена первичная характеризация наночастиц методом просвечивавшей электронной микроскопии высокого разрешения и электронной дифракции. Во Франции специалисты получили HERFD-спектры (с помощью спектроскопии рентгеновского поглощения с высоким разрешением) образцов, которые позволяют определить ближнее окружение атома — количество и расположение соседних атомов или вакансий по отношению к исследуемому.

Ученые определили влияние размера частиц на область спектра после края поглощения. Используя методы квантовой химии, специалисты связали спектр со структурой и локальной средой атомов тория. Оказалось, что значительный вклад в свойства малых наночастиц вносят поверхностные атомы тория, для которых количество соседних атомов меньше, чем в объеме нанокристалла. По словам исследователей, теперь они могут изучать более простые наночастицы оксида тория и переносить их свойства и закономерности образования на наночастицы более сложных актинидных систем.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.