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计算球速体育研究可以消除创造新金属的猜测

two gold wedding rings with a diagram next to them, showing their composition on a nanoscale

建造桥梁和摩天大楼的钢梁、制作珠宝的黄金和制作乐器的黄铜,都可以追溯到肉眼看不见的微小构件——金属纳米颗粒——这种材料比人类头发的宽度小1000倍左右。

多年来,科学家们已经能够合成金属纳米颗粒,但一直未能弄清楚它们形成特定尺寸的原因。这意味着他们必须依靠反复试验的方法来制造上述例子所需的新型金属。此外,没有人确切知道球速体育是什么使这些粒子稳定。

Mpourmpakis in a gray coat in front of a blue background
A 《自然通讯》上的一项新球速体育研究,由球速体育的 詹尼·Mpourmpakis他球速体育是华盛顿大学化学与石油工程助理教授 斯旺森工程学院他和博士候选人迈克尔·泰勒(Michael Taylor)在计算机模拟的帮助下,提供了一种解开这些谜团的可能方法。

“在应用我们的新理论时,我们的目标球速体育是加速发现和应用,”Mpourmpakis说。从靶向药物输送的分子载体到能源产生和储存系统,再到太阳能电池,这项球速体育研究可能会有所帮助。

他们工作的核心球速体育是一种叫做配体的东西——一种与金属原子结合,形成金属核的分子。然后,这个核心被一个壳层稳定下来。Mpourmpakis和Taylor发现,壳和核如何相互作用决定了纳米粒子的稳定性。

根据这项球速体育研究,金属芯中的能量需要与壳在相同的能量水平上相互作用才能达到稳定。

以前描述纳米团簇为什么稳定在特定尺寸的理论球速体育是基于电子计数规则的,这在任何高中化学课上都很熟悉。但在实验室合成的一些金属纳米团簇不遵循这些规则。

Mpourmpakis说,纳米粒子的特性与其结构有关,发现新的、稳定的纳米粒子结构可能会对任何使用这些粒子开发新产品或新工艺的领域产生潜在的影响。

他还说,有了这些知识,球速体育研究人员可以创建潜在纳米粒子的计算机模型,从而消除合成过程中的试错过程。这可以帮助球速体育研究人员创造更有效和可持续的生产过程。

Mpourmpakis和Taylor自2015年以来一直在球速体育研究这项球速体育研究。二人说,下一步的重点球速体育是后续球速体育研究,旨在扩大纳米粒子的多样性,使他们的稳定性理论可以应用。

这项球速体育研究由Mpourmpakis的计算机辅助纳米和能源实验室完成,由国家科学基金会CAREER奖资助,并连接了之前专注于设计纳米颗粒用于催化应用的球速体育研究。