Modellering af en model nanopartikel

Metal nanopartikler har en bred vifte af anvendelser, fra medicin til katalyse, fra energi til miljø. Men det grundlæggende i adsorption - processen, der tillader molekyler at binde sig som et lag til en fast overflade - i forhold til nanopartiklernes egenskaber var endnu ikke opdaget.

Ny forskning fra University of Pittsburgh Swanson School of Engineering introducerer den første universelle adsorptionsmodel, der tager højde for detaljerede nanopartiklers strukturelle karakteristika, metalsammensætning og forskellige adsorbater, gør det muligt ikke kun at forudsige adsorptionsadfærd på alle metalnanopartikler, men at screene deres stabilitet, såvel.

Forskningen kombinerer beregningsmæssig kemimodellering med maskinlæring for at passe til et stort antal data og præcist forudsige adsorptionstendenser på nanopartikler, som ikke tidligere er set. Ved at forbinde adsorption med stabiliteten af ​​nanopartikler, nanopartikler kan nu optimeres med hensyn til deres syntetiske tilgængelighed og applikationsegenskabsadfærd. Denne forbedring vil markant fremskynde design af nanomaterialer og undgå forsøg og fejl i laboratoriet.

"Denne model har potentialet til at påvirke forskellige områder af nanoteknologi med applikationer inden for katalyse, sensorer, separationer og endda medicinafgivelse, " siger Giannis (Yanni) Mpourmpakis, Swanson School's Bicentennial Alumni Faculty Fellow og lektor i kemi- og petroleumsteknik, hvis CANELa-laboratorium udførte forskningen. "Vores laboratorium, samt andre grupper, har udført tidligere beregningsundersøgelser, der beskriver adsorption på metaller, men dette er den første universelle model, der tager højde for nanopartikelstørrelsen, form, metalsammensætning og adsorbattype. Det er også den første model, der direkte forbinder en applikationsegenskab, såsom adsorption og katalyse, med nanopartiklernes stabilitet."