Календарь новостей

« Май 2024 »
Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
	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	31

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: Ученые создали супер-антиоксидант Ученые используют наночастицы для характеризации процессов разрушения горны ... Наночастицы золота можно получать с помощью чая Покрытие из наночастиц кремнезема делает оргстекло прочнее Нанохимия в действии Реактор для выработки топлива на солнечной энергии