Физика

Найдены наночастицы с необычным химическим составом

Пресс-служба МФТИ

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.