Наноразмерные частицы железа являются важным элементом многих технологий, включая медицинскую визуализацию, доставку лекарств, хранение информации и очистку окружающей среды.

Хотя самые малые частицы обычно имеют шарообразную форму, многие наночастицы достаточно велики, чтобы обладать кристаллической структурой. Поверхностные химические и магнитные свойства наночастиц сильно зависят от конкретного типа наружных поверхностей, а также – для химически активных металлов, таких как железо, – от структуры оксида, формирующегося на поверхности.

Частицы, изготавливаемые методом низкотемпературной газовой агрегации, обычно обладают «неравновесной» структурой граней, в отличие от равновесных структур наночастиц, производимых при более высоких температурах. Возможность контролировать морфологию наночастиц железа позволила бы точно «настраивать» их свойства.

Рис. 1. ТЭМ-микроскоп, на котором ученые проводили исследования наночастиц

Работа исследователей из Национальной Лаборатории Тихоокеанского Северо-Запада (Pacific Northwest National Laboratory) и Университета Айдахо (University of Idaho) показала, что морфология наночастиц железа, приготовленных методом распыления и газовой агрегации, зависит от температуры процесса. При комнатной температуре получаются структуры от кубов, ограниченных шестью плоскостями {100}, до усечённых ромбических додекаэдров с шестью гранями типа {100} и двенадцатью – типа {110}.

Структура обычного ромбического додекаэдра (12 граней {110}) при комнатной температуре не наблюдалась, в то время как в исследованиях при более высоких температурах наблюдались структуры от такой до усечённого ромбического додекаэдра. Частицы кубической формы при более высоких температурах обнаружены не были. Таким образом, температура процесса может быть использована для управления формой наночастиц и оптимизации их химических и магнитных свойств.

Василий Артюхов