Частично благодаря своим отличным электронным, оптическим и химическим свойствам, наноматериалы используются в самых разных областях: от химического производства до медицины и светоизлучающих устройств. Но при введении другого металла в структуру наноматериала посредством процесса легирования, отсутствует полная уверенность. В частности, на тот счёт, какое положение металл будет занимать и как легирование повлияет на общую стабильность нанокластера. Эта неуверенность увеличивает время и стоимость эксперимента.
Теория предсказания для структуры нанокластеров
Тем не менее, исследователи Свитсонской школы инженерии Университета Питтсбурга разработали новую теорию.
Благодаря этой теории, становится допустимым предсказать, как поведут себя поликристаллические или аморфные наноструктуры, когда тот или иной металл вводится в эту структуру.
Результаты исследования в статье «Термодинамическая стабильность нанокластеров металлов с лигандной защитой» публикует журнал «ACS Journal of Physical Chemistry Letters».
Разработка размера, формы и состава нанокластеров — это способ контроля присущих материалам свойств. В частности, нанокластеры Au (золота), защищенные лигандом, представляют собой класс наноматериалов, где достигнут точный контроль размера.
Цели исследования были направлены на то, чтобы лучше предсказать, как формируются биметаллические аналоги, что позволило бы учёным легче предсказывать структуру без лишних проб и ошибок лабораторных экспериментов.
Точные предсказания для легирующих примесей
Исследование, проведённое в стенах нано- и энергетической лаборатории (C.A.N.E.LA.), позволило учёным, с точки зрения вычислительного отношения, предсказать точное местоположение и концентрации легирующих примесей поликристаллических структур золота, защищенных лигандом.
Специалисты также обнаружили, что недавно разработанная теория, объясняющая точные размеры экспериментально-синтезированных нанокластеров золота, также применима к биметаллическим нанокластерам, обладающим ещё большей универсальностью.
По словам участников экспериментов, эту вычислительную теорию теперь допустимо использовать для ускорения открытия аморфных либо поликристаллических наноструктур и улучшения руководства экспериментальными процессами.
Более того, проверив на практике теорию биметаллических нанокластеров, специалисты получили потенциал для разработки новых материалов. Все они способны демонстрировать индивидуальные свойства. Это фактор способен оказать значительное влияние на развитие нанотехнологии.
