Картирование отдельных наночастиц открывает путь к лучшим наноматериалам

Исследователи из Технологического университета Чалмерса и Технического университета Дании разработали метод, позволяющий картировать индивидуальные отклики наночастиц в различных ситуациях и условиях. Результаты прокладывают путь к созданию лучших наноматериалов и более безопасной нанотехнологии и были недавно опубликованы в журнале Nature Communications.

Индивидуальность наночастиц

Даже одинаковые на первый взгляд наночастицы демонстрируют индивидуальное поведение при детальном рассмотрении. Исследователи обнаружили, почему разные поликристаллические наночастицы по-разному ведут себя при контакте с водородом. Это знание критически важно для разработки лучших водородных детекторов, которые будут играть важную роль в безопасности водородных автомобилей.

Метод виртуального портретирования

Новый метод характеристики наночастиц основан на комбинации электронной и оптической микроскопии. Изучая одни и те же частицы обоими методами, можно отслеживать их реакцию при взаимодействии с другими веществами. Это позволяет картировать основные свойства наночастиц на индивидуальном уровне и увидеть, как они коррелируют с откликом частиц на окружающую среду.

Для палладиевых наночастиц были созданы карты — виртуальные портреты, показывающие зёрна (кристаллы) как набор полей. Некоторые частицы состоят из множества зёрен, другие — из меньшего количества, и границы между полями проходят по-разному.

Значение для науки и безопасности

Метод открывает почти бесконечные возможности для дальнейших исследований и разработки технически оптимизированных и более безопасных для окружающей среды и здоровья наноматериалов.

Понимание поведения наночастиц необходимо во многих областях: новые электронные устройства, аккумуляторы, топливные элементы, каталитические нейтрализаторы, текстиль, химическая инженерия и биотехнологии.

«Исследования в области нанобезопасности пока не успевают за быстрым развитием нанотехнологий. Нам необходимо лучше понимать риски и то, что отличает опасную наночастицу от неопасной», — говорит Кристоф Лангхаммер, доцент кафедры физики в Чалмерсе.

«Наша работа показывает, что важны детали. Чтобы понять, являются ли наночастицы опасными и почему, мы должны изучать их индивидуально. Наш новый метод теперь позволяет это делать».