Изучена необычная структура серебряных нанопроводов

Когда близнецы постоянно вынуждены пользоваться общими вещами, это вызывает значительное напряжение в их отношениях. Удивительно, но примерно то же самое можно сказать и о «поведении» наночастиц.

Ядро единичного серебряного нанопровода (масштабная полоска — 5 нм); снимок получен методом просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения. (Микрофото Argonne National Laboratory.)

После почти десятилетия изучения структур нанопроводов из чистого серебра сотрудники Аргоннской национальной лаборатории (США) обнаружили целый набор необычных «поведенческих» особенностей в нанокристаллах с напряжённой осевой симметрией 5-го порядка, образованной двойникованием в кристаллической решётке. Неординарная пентагональная симметрия двойниковых кристаллов и сложная структура резко выделяют их на фоне «традиционной» кубической кристаллической решётки, характерной для большинства серебряных наночастиц.

По словам учёных, необычные двойниковые структуры возникают тогда, когда соседние домены в пределах одной наночастицы выстраиваются таким образом, что делят общую плоскость кристаллизации. Поскольку двойниковые структуры с осевой симметрией 5-го порядка не способны к наиболее полному заполнению пространства (см. мозаику Пенроуза), в атомной (или кристаллической) структуре возникает больше напряжений.

Обычно наночастицы драгоценных металлов характеризуются наличием высокосимметричной гранецентрированной решётки, но напряжения в двойникующих нанопроводах с осевой симметрией 5-го порядка трансформируют симметрию решётки в объёмно центрированную тетрагональную. В ходе исследования учёным удалось доказать, что эта разница в упорядочении атомов в составе наночастиц определяет не только твёрдость материала, но и его эффективность в качестве катализатора.

Кроме того, оказалось, что напряжения кристаллической решётки по-разному абсорбируются различными областями нанопроводов. К примеру, центральные области (внутри объёма наночастицы) демонстрируют признаки наибольшего напряжения, в то время как внешние слои не подвергаются значительному стрессу. Следовательно, каждый нанопровод на самом деле состоит из двух различных областей, что непосредственным образом влияет на стабильность такого сорта наносущностей.

Подробнее о результатах десятилетнего наблюдения за серебряными нанопроводами и их необычной структуре можно прочитать в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

Подготовлено по материалам Аргоннской национальной лаборатории.