纳米颗粒的大小从1纳米到100纳米不等，与普通颗粒相比，它们具有独特的特性，越来越多地用于诊断癌症、开发小型电子设备和太阳能电池，以及许多其他领域。
在他们发表在《物理评论B》上的新论文中，来自Skoltech的研究人员揭示了双金属纳米颗粒的催化特性——当材料加速或延迟化学反应而不被反应消耗时——可以在改变纳米颗粒结构的同时进行微调。
到目前为止，最令人感兴趣的是双金属核壳粒子，其中核和壳由不同的金属组成。研究人员研究了三种类型的纳米颗粒:铜核/金壳、金核/铜壳和均质双金属AuCu合金颗粒。与核壳粒子不同，通常的双金属粒子的结构是无序的。
“我们观察到不同的核壳比如何改变表面的电子状态。这些变化对纳米颗粒和CO分子之间的结合能力产生了影响。我们得出结论，通过微调纳米颗粒中的核壳比，有可能使吸附能量加倍——更准确地说，是化学吸附，这是原子、气体分子和晶体或纳米颗粒表面之间的化学结合。”该研究的主要作者、材料发现实验室的研究科学家伊利亚·切普卡索夫说。
该研究涉及多个阶段，并运用了密度泛函理论。在第一阶段，研究小组使用2纳米大小的纳米颗粒构建不同核壳比的核壳粒子，并分析表面电荷如何随比例变化。随后，研究人员计算了CO和O分子在纳米颗粒表面的吸附，并演示了如何通过改变表面电荷和微调其结构来改变纳米颗粒的吸附特性。
“我们揭示了基本模式，这些模式将用于开发人工智能驱动的模型，以有效预测双金属纳米颗粒的吸附和催化性能，同时对具有特定性能的新材料进行高通量筛选，”该研究的负责人、能源转型中心的亚历山大·克瓦什宁教授补充说。
结果表明，对纳米颗粒的结构进行微调有助于发现纳米颗粒所需的催化性能，从而有助于对催化剂进行控制。实际意义在于改善气体净化——例如，从高毒性CO中净化技术气体，使其更安全。
