Исследователи из Физического института академии наук (ФИАН), Сколковского технологического института (Сколтех) и Московского физико-технического института (МФТИ) показали, что наночастицы оксида кремния в обычных условиях существуют в необычной, обогащенной кислородом форме, обладающей магнитными свойствами и повышенной химической активностью. Это может объяснить высокую токсичность и канцерогенность наночастиц кремнезема, сообщила пресс-служба Сколтеха.

«Мы были немало удивлены тому, что при обычных условиях, в атмосфере кислорода устойчивыми оказываются наночастицы не привычного всем состава SiO2, а совершенно другие, химически активные и магнитные наночастицы», – приводятся в пресс-релизе слова первого автора статьи Сергея Лепешкина.

Наночастицы кремния перспективны для создания солнечных батарей, биосенсоров и других устройств наноэлектроники, поэтому они активно изучаются в последние десятилетия. Однако, в кислородной атмосфере они окисляются с образованием диоксида кремния – кремнезема, оказывающего негативное влияние на организм человека (может вызывать силикоз и рак легких), что накладывает серьезные ограничения на применения наночастиц кремния. Природа канцерогенных свойств кремнезема до сих пор была непонятна.

В своем исследовании ученые из групп Артема Оганова, профессора МФТИ и Сколтеха, а также Юрия Успенского из ФИАН, с помощью эволюционного алгоритма USPEX (Universal Structure Predictor: Evolutionary Xtallography) показали, что в атмосферных условиях наночастицы оксида кремния существуют не в форме SiO2, постулируемой классической химией, а в обогащенной кислородом форме – например, Si7O19.

Присоединенные лишние атомы кислорода проявляют магнитные свойства и образуют разнообразные активные формы кислорода: пероксид-, озонид-ионы и оксо-радикалы, вступающие в химические реакции с важнейшими биомолекулами, что в конечном счете и приводит к развитию онкологии. Научная статья ученых опубликована в журнале Nanosale.