Новости

May 04, 2023

Прорывное исследование химика УФ выявило атомную точность в сложных химических реакциях

Иллюстрация наноматериала Лилии/Adobe Stock. Лорен Барнетт — июнь

Иллюстрация наноматериала Лилии/Adobe Stock.

Лорен Барнетт, 6 июня 2023 г.

Исследовательская группа с химического факультета Университета Флориды под руководством химика Чэньцзе Цзэна успешно продемонстрировала, что сложные химические реакции с участием наноматериалов могут выполняться с беспрецедентной точностью на атомном уровне. Исследование представляет собой шаг вперед в потенциальной разработке передовых наноматериалов. Результаты их исследования, опубликованные в журнале Nature Synthesis, дают ценную информацию о химии трансформации наноматериалов на атомном уровне и открывают новые возможности для применения в различных отраслях.

Новое исследование сосредоточено на прецизионном наносинтезе, инновационном методе, позволяющем ученым манипулировать строительными блоками наноматериалов, контролируя исходные ингредиенты, пути и конечные продукты. Результаты расширяют наше понимание полупроводниковых нанокластеров, крошечных структур, состоящих из десятков и сотен атомов в ядре и десятков молекул на поверхности, которые можно адаптировать для конкретных приложений в электронике, фотонике, катализе и преобразовании энергии.

«Демонстрируя первое атомарно точное химическое преобразование полупроводниковых нанокластеров, мы показали, что точный синтез может быть расширен с молекулярного уровня до наномасштаба посредством рационального проектирования», — сказал Цзэн.

Цзэн присоединилась к факультету Университета Флориды в 2019 году, где она возглавляет исследовательскую группу Цзэн. Под ее руководством и опытом группа оказалась в авангарде новаторских исследований в области точной нанохимии. В исследовательском проекте участвовали совместные усилия Цзэна и аспиранта Фуяня Ма, которые сыграли ключевую роль в разработке и проведении экспериментов по реализации атомной точности в преобразующем наносинтезе. Работа также поддерживается исследовательскими центрами UF Chemistry, включая рентгеновскую кристаллографию, ядерный магнитный резонанс и масс-спектрометрию.

Цзэн и Ма внимательно изучили конкретный нанокластер под названием селенид кадмия (CdSe), разгадав секреты некоторых характеристик нанокластеров и механизмов реакции в этом процессе. Им удалось раскрыть происхождение киральности или асимметрии полупроводниковых кластеров, которая коренится в нарушении симметрии икосаэдрической структуры селенида тетраэдрической координацией кадмия. Они также обнаружили источник полярности или распределение электрического заряда внутри этих кластеров, которое связано с асимметричным распределением молекул, защищающих поверхность.

Помимо продукта, точная трансформация также позволяет атомарную визуализацию сложных механизмов на поверхности кластера, внутрикластерном и межкластерном уровнях. Вооружившись этими новообретенными знаниями, ученые смогут двигаться вперед, получая ценную информацию о том, как ведут себя нанокластеры, и продвигать разработку широкого спектра материалов с желаемыми свойствами.

«Мы надеемся продемонстрировать огромный потенциал атомной точности в синтезе наноматериалов», — сказал Цзэн.

Полный текст исследования читайте здесь.