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.

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.

Рис. 1. Ядро единичного серебряного нанопровода (масштабная полоска — 5 нм); снимок получен методом просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения. (Микрофото Argonne National Laboratory).

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.