Химики из Московского физико-технического института (МФТИ), «Сколтеха» и Китая объяснили существование необычно стабильных наночастиц с «магическим» составом. Об этом сообщает РИА Новости.
Профессор МФТИ и «Сколтеха» Артем Оганов и его коллеги решили выяснить, почему некоторые наночастицы, которые ученые иногда называют «магическими», обладают неожиданно высокой стабильностью и другими интересными свойствами.
Для ответа на этот вопрос химики использовали алгоритм USPEX, позволяющий быстро и точно вычислять свойства кристаллов разных веществ при самых разных температурах и давлениях. Ученые взяли несколько «магических», обычных и нестабильных наночастиц, состоящих из оксидов железа и церия, и просчитали их структуру.
«Одним из сюрпризов для нас было обнаружение у наночастиц таких же хребтов и островов стабильности и «морей нестабильности», какие давно известны для атомных ядер. Стабильные наночастицы, возможно, являются элементарными кирпичиками при росте кристаллов», — рассказал Оганов.
«И атомное ядро, и наши наночастицы можно описать как кластеры, состоящие из двух типов частиц, состоящие из атомов железа и кислорода или же протонов и нейтронов. И если вы построите карту, осями которой будут числа атомов каждого сорта в кластере, то увидите, что большинство стабильных кластеров образуют узкие «хребты стабильности». Вдобавок, возникнут весьма любопытные «острова стабильности», — отметил специалист.
По мнению авторов исследования, стабильность частиц обеспечивают особые «магические зоны» - определенные числа атомов железа, церия и кислорода. При этом многие «жители» «островов стабильности» обладают крайне необычной структурой. Они содержат в себе много атомов или одного, или другого элемента, что раньше химики считали невозможным в принципе.
Кроме того, химикам удалось выяснить, как можно менять состав таких наночастиц и манипулировать их структурой, меняя температуру, давление и количество кислорода в окружающей среде при их синтезе. Как надеются ученые, их открытие и формулы помогут ускорить создание других интересных и полезных наночастиц.
