Создан стабильный нанокристалл из пяти металлов с неожиданным эффектом однородности

Исследователи из Стэнфордского университета и Корейского института передовых технологий получили нанокристалл, содержащий одновременно пять различных металлов. Работа опубликована в журнале Science.

Команда под руководством доцента Маттео Каргнелло использовала рутений в качестве основного элемента и добавила к нему железо, кобальт, никель и медь. Выбор пал на рутений из-за его высокой каталитической активности, а добавление более дешевых металлов должно было снизить стоимость производства.

Эксперимент дал неожиданный результат. При соединении рутения с двумя дополнительными металлами образовывалась смесь частиц разного размера и состава. Добавление третьего металла не изменило ситуацию. Однако при использовании четырех и пяти металлов картина радикально изменилась.

Вместо ожидаемого хаоса из 31 возможной комбинации продуктов синтеза получился один тип частиц. Все пять элементов распределились в каждом нанокристалле равномерно, образовав однородную структуру. Это противоречило существующим представлениям о поведении металлов при синтезе наночастиц.

Нанокристаллы представляют собой структуры из нескольких сотен или тысяч атомов, организованных в упорядоченную кристаллическую решетку. Их используют в электронике, дисплеях, медицинских тестах и автомобильных катализаторах. Благодаря высокому соотношению площади поверхности к объему такие материалы являются эффективными катализаторами химических реакций.

Разработка велась совместно с профессором Хи Тэ Юном, аспирантом Джису Юном из Корейского института передовых технологий и специалистами химической компании BASF.