„Jedno od iznenađenja je to što smo kod nanočestica otkrili grebene, ostrva stabilnosti i ’mora nestabilnosti‘, koja su odavno poznata kod atomskih jezgara. Moguće je da su stabilne nanočestice elementarni gradivni blokovi prilikom rasta kristala“, kaže Artjom Oganov, profesor na Skolkovskom institutu nauke i tehnologije u Moskvi.
U poslednjih nekoliko decenija biolozi i fizičari aktivno koriste nanočestice za stvaranje novih katalizatora, raznih električnih i optičkih uređaja, futurističkih gedžeta, kao i u lečenju raka. Svojstva tih nanostruktura danas se izučavaju gotovo isključivo eksperimentalnim putem. Naučnici menjaju oblik nanočestica, njihovu veličinu i položaj u nadi da će otkriti materijale sa jedinstvenim ili interesantnijim svojstvima. Takva pretraga „na slepo“ omogućava da se napravi mnogo zanimljivih materijala, ali ne dozvoljava da se oni kreiraju brzo.
Kako prenosi časopis, Oganov i njegove kolege su se pitali zašto neke nanočestice, koje naučnici ponekad nazivaju „magične“, imaju neočekivano visoku stabilnost i neke druge zanimljive osobine.
Odgovor na to pitanje pokušali su da pronađu pomoću algoritma USPEKS, koji omogućava da se brzo i precizno izračunaju svojstva kristala raznih supstanci na različitim temperaturama i pritiscima, uz korišćenje njihove hemijske formule i naziva elemenata.
Ruski i kineski hemičari uzeli su nekoliko „magičnih“, običnih i nestabilnih nanočestica, koje se sastoje od oksida gvožđa i cerijuma i pokušali su da izračunaju njihovu strukturu, koristeći podatke „prosečnog“ hemijskog sastava i algoritam Oganova. Ti proračuni doveli su do neobičnog i zanimljivog otkrića.
„I atomsko jezgro i naše nanočestice mogu se opisati kao klasteri, koji se sastoje od dva tipa čestica, a one se sastoje od atoma gvožđa i kiseonika ili protona i neutrona. A ako napravite mapu, čije će ose biti broj atoma svake vrste u klasteru, videćete da većina stabilnih klastera formira uske ’grebene stabilnosti‘“, izjavio je Oganov.
Drugim rečima, na toj karti postoje posebne „magične zone“, određeni brojevi atoma gvožđa, cerijuma i kiseonika, koje čine nanočestice stabilnim. Kao i u slučaju nuklearne fizike, moguće je postojanje dvostrukih „magičnih“ brojeva. To su posebno stabilne strukture sa „ispravnim“ brojem atoma kiseonika i atoma metala.
Kako naučnici ističu, mnogi „stanovnici“ tog ostrva imaju veoma neobičnu strukturu. Oni sadrže veoma mnogo atoma jednog ili drugog elementa, a to su hemičari ranije smatrali nemogućim. Ipak, proračuni Oganova i njegovih kolega i stvarni eksperimenti u laboratoriji pokazuju da su oni stabilni i na sobnoj temperaturi.
Pored toga, hemičari su uspeli da otkriju kako mogu da promene sastav nanočestica i kako da manipulišu njihovom strukturom, menjajući temperaturu, pritisak i količinu kiseonika u okruženju tokom njihove sinteze. Naučnici se nadaju da će njihova otkrića i formule pomoći da se ubrza stvaranje drugih interesantnih i korisnih nanočestica.
_with_complete_passivation.png){kind=link}