Необычные свойства наночастиц кремния объясняют их канцерогенность

Учёные из ФИАН, Сколтеха и МФТИ обнаружили, что наночастицы кремния в нормальных условиях обогащены кислородом. Такие частицы обладают магнитными свойствами и содержат активные формы кислорода (АФК), что может объяснять известную высокую токсичность и канцерогенность кремнезёмной пыли.

Наночастицы кремния перспективны для применения в наноэлектронике, оптоэлектронике, солнечных элементах, биомедицинских сенсорах и интенсивно изучаются более двух десятилетий. Хотя известно, что пыль диоксида кремния вызывает силикоз и рак лёгких, причина этого эффекта оставалась неясной.

Используя алгоритм USPEX (Universal Structure Predictor: Evolutionary Xtallography), исследователи показали, что в нормальных атмосферных условиях наночастицы кремнезёма существуют не в ожидаемой классической форме SiO₂, а в обогащённой кислородом форме (например, Si₇O₁₉). Дополнительные атомы кислорода обладают магнитными свойствами и формируют АФК, такие как пероксид-ионы. Эти высокореактивные соединения давно подозреваются в качестве основной причины рака.

«Мы были очень удивлены, обнаружив, что в нормальных условиях в атмосфере кислорода стабильны новые реакционноспособные и магнитные наночастицы кремнезёма вместо классических наночастиц SiO₂», — говорит ведущий автор работы Сергей Лепешкин.