Стабильные наночастицы оказались суператомами

Международная команда научных исследователей определила, чем объясняется стабильность наночастиц золота. Согласно данным исследователей, желтоблестящая "сердцевина" наночастицы защищена оболочкой из атомов серы, - те, что взаимодействуют со внешними атомами золота. Свои выводы научные исследователи издали в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Команда, в которую входили эксперты из США, Финляндии и Швеции, определили структуру наночастицы, состоящей из 102 атомов золота, используя суперкомпьютеры из исследовательских центров в Финляндии, Швеции и Германии. Вычисления показали, что по своей структуре этакая частичка напоминает "суператом". Ядро такого "суператома", состоящего из 79 атомов золота, имеет видон усеченного десятигранника, образованного двумя пирамидами, в основании - тех, что лежат пятигранники. Вершины этих пирамид "срезаны". Расположенные кругом ядра 23 атома золота образуют связи с атомами серы.

Стабильность таковый наночастицы определяется тем, что любой из атомов золота внешнего слоя связан химической связью с атомом серы, в итоге чего у наночастицы не остается "свободных" электронов, которые имеют возможность реагировать с окружающими ее атомами или молекулами (если речь не идет о термоядерном синтезе, все химические реакции определяются как раз взаимодействием электронов).

В наночастице, состоящей из 102 атомов золота, 44 из них - атомы внешнего слоя - "расходуют" близкие себе свободные электроны на взаимодействие с атомами серы. Оставшиеся 58 электронов образуют "облако" около сердцевины и заполняют все "вакантные места". Такая архитектура является самодостаточной: она энергетически стабильна и потому скрепя сердце вступает в химические реакции, которые разрушают эту стабильность. Схожее строение электронной обшивки имеют атомы благородных, или инертных, газов.

Структура наночастицы из 102 атомов совпадает с предсказанной одним из авторов исследования структуры наночастицы, состоящей из 38 атомов золота. Меньшая наночастица ещё должна состоять из ядра (24 атома) и защитного слоя атомов золота (14 атомов), связанных с атомами серы. Наночастицы, включающие 11, 13 и 39 атомов золота, кроме того построены по принципу "суператома" благородного газа.

Исследователи надеются, что в будущем им удастся обусловить структуру наночастиц, содержащих другое число атомов золота. На данный миг научные работники уверены, что они будут построены по тому же принципу. Если им удастся экспериментально удостоверить свою гипотезу, то его реально будет окрестить универсальным.

Keywords: