Científicos de Rusia y China descubrieron una gran cantidad de nanopartículas nuevas e inesperadas y encontraron una manera de controlar su composición y propiedades:los hallazgos abren nuevos caminos en el uso de nanopartículas. Los resultados de su estudio fueron publicados en Física Química Física Química.

Los microobjetos, como las nanopartículas, pueden diferir de los macroobjetos (cristales, vidrios) en términos de composición química y propiedades. Los dos pilares sobre los que descansa la nanotecnología son la amplia diversidad de propiedades que presentan las nanopartículas del mismo material pero de distintos tamaños, y la capacidad de controlar sus propiedades. Sin embargo, La investigación tanto experimental como teórica sobre la estructura y composición de las nanopartículas plantea grandes dificultades.

Usando el algoritmo evolutivo USPEX desarrollado por Artem R. Oganov, profesor en Skoltech y MIPT, científicos de China y Rusia estudiaron una amplia gama de composiciones de nanopartículas, y en particular, examinó dos clases de nanopartículas esenciales para la catálisis:hierro-oxígeno y cerio-oxígeno. Descubrieron que las llamadas "nanopartículas mágicas" que muestran una estabilidad mejorada pueden tener composiciones químicas inesperadas, por ejemplo, Fe ₆ O ₄ , Fe ₂ O ₆ , Fe ₄ O ₁₄ , Ce ₅ O ₆ , y Ce ₃ O ₁₂ . Nanopartículas ricas en oxígeno, como Fe ₄ O ₁₄ , estable en condiciones normales, puede explicar la carcinogenicidad de las nanopartículas de óxido. Los científicos han explorado cuantitativamente cómo varían las composiciones al cambiar la temperatura o la presión parcial del oxígeno.

"Los nanoclusters estables pueden poseer composiciones químicas extrañas e inesperadas (por ejemplo, Si ₄ O ₁₈ o Ce ₃ O ₁₂ ) en condiciones normales, mientras que para los cristales esto generalmente se encuentra en condiciones extremas, como altas presiones, "dice Xiaohu Yu, el primer autor de este trabajo, Profesor asociado de la Universidad Tecnológica de Shaanxi y ex miembro del laboratorio Oganov en MIPT.

"El hecho de que las nanopartículas tengan prácticamente las mismas crestas, islas de estabilidad y mares de inestabilidad como núcleos atómicos fueron una sorpresa en este estudio. Tanto el núcleo atómico como la nanopartícula pueden describirse como un grupo de dos tipos de partículas, por ejemplo, hierro y oxígeno en nuestro caso, o protones y neutrones en el caso de núcleos atómicos. Si dibuja un mapa y grafica los números de cada tipo de átomos en el grupo a lo largo de sus ejes, Verá que la mayoría de los grupos estables forman crestas estrechas de estabilidad. También descubrirás islas de estabilidad bastante curiosas desde el punto de vista químico. Es bastante concebible que las nanopartículas estables sirvan como bloques de construcción elementales en el crecimiento de cristales, el tema que me entusiasma desde mis años escolares. En cuanto a las islas de estabilidad, los grandes contribuyentes a su estudio fueron nuestros renombrados académicos Flerov y Oganesyan con los que soñaba trabajar cuando era niño, "dijo Oganov.