rss
twitter
Календарь новостей
«    Сентябрь 2017    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
 

Наноразмерная «губка» из электронов

Наноразмерная «губка» из электронов
Источник: phys.org
Новая глава в изучении химической активности наночастиц была открыта международной группой ученых, работавших на Европейской синхротронной излучающей установке (ESRF). Используя мощные рентгеновские пучки ESRF, ученые выяснили, что электроны, поглощаемые и выпускаемые наночастицами диоксида церия при химических реакциях, ведут себя иначе, чем считалось ранее. Электроны не связаны с отдельными атомами на поверхности наночастиц, но, подобно облаку, распределяются по всей наночастице. Исследователи назвали это пространственное распределение частиц «электронной губкой». Руководили проектом Питер Глатцел из состава персонала ESRF в Гренобле (Франция) и Виктор Пунтес из Свободного Университета Барселоны (Испания). Первым автором отчета является Жан-Даниэль Сафун из ESRF.

В настоящее время наночастицы диоксида церия широко используются в промышленных процессах и потребительских товарах. К примеру, они обеспечивают самоочистку стенок микроволновых печей. Наночастицы являются перспективными кандидатами для создания литий-ионных батарей нового поколения — с более высоким напряжением и большей емкостью. Химический элемент церий в изобилии присутствует в земной коре, его легко добывать и очищать. Но без глубокого понимания химических процессов, происходящих на поверхности наночастиц диоксида церия, невозможно оптимизировать их текущее и будущее использование. Также нельзя решить сложный вопрос о безопасности наночастиц для здоровья человека.

Большинство реакций связано с передачей электронов от одного атома к другому. До сих пор считалось, что электроны, участвующие в химических реакциях, локализованы в конкретных атомах на поверхности наночастиц. Чтобы определить поведение электронов в процессе реакции, ученые использовали мощные рентгеновские лучи для просвечивания растворов наночастиц в воде и этаноле. Наночастицы имели диаметр около 3 нм и состояли из нескольких тысяч молекул диоксида церия. Известно, что наночастицы могут изменять свое поведение в вакууме (при исследовании с помощью электронного микроскопа, к примеру). Поэтому ученые проводили эксперимент в реальных условиях, в растворе и в том промежутке времени, когда происходила химическая реакция. Они наблюдали за созданием наночастиц в растворе, а затем за взаимодействием частиц с молекулами с высокой реакционной способностью (активные формы кислорода, АФК) и ликвидацией последних.

Больные раком, проходящие курс радиотерапии, имеют высокий уровень АФК, и наночастицы диоксида церия предлагаются в качестве способа снижения количества агрессивных молекул. В обоих экспериментах отслеживалась электронная структура атомов и перераспределение электронного «облака». Так как ранее принятая модель поведения электронов оказалась несостоятельной, теперь ученым предстоит вести исследования в новом направлении. Следующий этап проекта — выяснение, насколько феномен «облака» нелокализованных электронов является особенностью наночастиц диоксида церия. Планируется изучить другие широко используемые наночастицы — в частности, частицы диоксида титана. Параллельно химикам придется пересмотреть многие теоретические модели, объясняющие химическое поведение наночастиц.
Подготовлено по материалам (источник): phys.org
Дата: 13 ноября 2013
Другие новости, которые читают вместе с этой:
Ссылки спонсоров
ЦВТ «Инноком» | О проекте
+7 (3952) 755-265 | info@innocom.ru
Rambler's Top100
Рейтинг@Mail.ru
Яндекс.Метрика