Найдены наночастицы с необычным химическим составом

Ученые нашли множество новых и неожиданных наночастиц, а также способ регуляции их состава и свойств. Полученные результаты, опубликованные в журнале Physical Chemistry Chemical Physics, открывают новые возможности для широкого использования наночастиц.

Химический состав и свойства микрообъектов, таких как наночастицы, могут принципиально отличаться от макрообъектов: кристаллов и стекол. Экспериментальное и теоретическое изучение структуры и состава наночастиц сталкивается с серьезными трудностями.

Для изучения широкого диапазона составов наночастиц ученые из Китая и Роcсии применили эволюционный алгоритм USPEX, который разработал профессор Сколковского института науки и технологий и МФТИ Артем Оганов. Они рассмотрели два класса важных для катализа наночастиц: железо-кислород и церий-кислород — и пришли к выводу, что у так называемых магических наночастиц (частицы, обладающие повышенной стабильностью) могут быть очень неожиданные химические составы (например, Fe₆O₄, Fe₂O₆, Fe₄O₁₃, Ce₅O₆, Ce₃O₁₂). Кроме того, ученые количественно показали, что можно регулировать состав таких наночастиц, изменяя параметры окружающей среды: температуру или парциальное давление кислорода.

«У кристаллов неожиданные структуры мы обычно находим при необычных условиях, а 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.

«Одним из сюрпризов для нас было обнаружение у наночастиц таких же хребтов и островов стабильности и "морей нестабильности", какие давно известны для атомных ядер. И атомное ядро, и наши наночастицы можно описать как кластеры, состоящие из двух типов частиц (в нашем случае, например, железа и кислорода, а в случае атомных ядер — протонов и нейтронов), — комментирует Артем Оганов. — И 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 также и весьма любопытные с химической точки зрения "острова стабильности"».

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.