ستاد ویژه توسعه فناوری نانو

شناسایی نانوذراتی با ترکیب شیمیایی و خواص غیرمنتظره

پژوهشگران با مطالعه‌ی ساختار و ترکیب شیمیایی نانوذرات موفق شدند نانوذراتی با ترکیب شیمیایی غیرمنتظره و خواص ویژه کشف کنند. این نانوذرات در شرایط نرمال پایدار هستند.

محققان چینی و روسی نانوذراتی ساختند که می‌توان ترکیب شیمیایی آن‌ها را کنترل کرد و خواص موردنظر را در آن‌ها ایجاد کرد. از این نانوذرات می‌توان در حوزه‌های مختلف استفاده کرد.

نانوذرات نسبت به مواد توده‌ای از خواص منحصر به فردی برخوردار هستند، به‌طوری که نانوذرات با جنس یکسان و ابعاد متفاوت ممکن است خواص مختلفی داشته باشند. بنابراین، کنترل خواص این نانوذرات اهمیت زیادی دارد. با این حال تحقیقات نظری و تجربی روی ساختار و ترکیب شیمیایی نانوذرات با چالش‌ها و دشواری‌هایی همراه است.

آرتم اوگانوف و همکارانش با استفاده از نوعی الگوریتم به مطالعه‌ی ساختار شیمیایی طیف وسیعی از نانوذرات پرداختند و به‌صورت ویژه روی دو دسته از نانوذرات، به‌عنوان کاتالیست، متمرکز شدند. این گروه به بررسی آهن-اکسیژن و سریم-اکسیژن پرداختند. آن‌ها دریافتند که نانوذرات مغناطیسی می‌توانند با ترکیب شیمیایی غیرمنتظره‌ای نظیر Fe6O4, Fe2O6, Fe4O14, Ce5O6,  و Ce3O12 پایدار باشند. محققان این پروژه به بررسی چگونگی تأثیر دما و فشار اکسیژن در تغییر ترکیب شیمیایی پرداختند.

ژیاهو یو- از محققان این پروژه- می‌گوید: « نانوخوشه‌های پایدار نظیر Si4O18 یا Ce3O12 می‌توانند ترکیب شیمیایی غیرمنتظره‌ای در شرایط نرمال داشته باشند، در حالی که بلورها برای داشتن این ترکیب شیمیایی نیازمند شرایط بسیار سختی هستند. حقیقت این است که نانوذرات همانند جزیره‌هایی پایدار در یک دریای ناپایدار هستند. نانوذرات می‌توانند به‌عنوان خوشه‌ای از دو نوع ذره قلمداد شوند؛ مثلاً در این پروژه اکسید و آهن مورد نظر بوده‌اند. اگر شما بخواهید طرحی بکشید که در آن تعداد اتم‌ها در یک خوشه و حول محور اصلی مشخص شود، تعداد خوشه‌های مختلفی قابل ترسیم است، اما معمولاً این خوشه‌ها ناپایدار هستند. با این حال جزایری را کشف خواهید کرد که پایدار هستند، اما ترکیب شیمیایی آن‌ها غیرمنتظره است.»

نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای در نشریه‌ی Physical Chemistry Chemical Physics به چاپ رسیده‌است.