22) Теоретическая, теоретическая и прикладная нанохимия. Объекты изучения. Химическая связь. Катализ и катализаторы.

нанохимия – это наука, которая занимается изучением свойств различных наноструктур, а также разработкой новых способов их получения, изучения и модификации. Одна из приоритетных задач нанохимии – установление связи между размером наночастицы и ее свойствами. Теоретическая нанохимия разрабатывает методы расчета поведения нанотел, учитывая такие параметры состояния частиц, как пространственные координаты и скорости, масса, характеристики состава, формы и структуры каждой наночастицы. Прикладная нанохимия включает в себя:

• разработку теоретических основ применения наносистем в технике и нанотехнологии, методов предсказания развития конкретных наносистем в условиях их использования, а также поиск оптимальных способов эксплуатации (техническая нанохимия);

• создание теоретических моделей поведения наносистем при синтезе наноматериалов и поиск оптимальных условий их получения (синтетическая нанохимия);

• изучение биологических наносистем и создание методов использования наносистем в лечебных целях (медицинская нанохимия);

• разработку теоретических моделей образования и миграции наночастиц в окружающей среде и методов очистки природных вод или воздуха от наночастиц (экологическая нанохимия).

Объекты изучения

• Разработка методов сборки крупных молекул из атомов с помощью наноманипуляторов; изучение внутримолекулярных перегруппировок атомов при механических, электрических и магнитных воздействиях.

• Синтез наноструктур в потоках сверхкритической жидкости; разработка способов направленной сборки нанокристаллов с образованием фрактальных, каркасных, трубчатых и столбчатых наноструктур.

• Разработка теории физико-химической эволюции ультрадисперсных веществ и наноструктур; создание способов предотвращения химической деградации наноструктур.

• Получение новых катализаторов для химической и нефтехимической промышленности; изучение механизма каталитических реакций на нанокристаллах.

• Изучение механизмов нанокристаллизации в пористых средах в акустических полях; синтез наноструктур в биологических тканях; разработка способов лечения болезней путем формирования наноструктур в тканях с патологией.

• Исследование явления самоорганизации в коллективах нанокристаллов; поиск новых способов пролонгирования стабилизации наноструктур химическими модификаторами.

Наиболее перспективные биметаллические сплавы палладия и золота, которые участвуют в реакциях окисления двуокиси углерода, что очень востребовано в топливных элементах и других отраслях альтернативной энергетики. Сплав золото-палладий имеет наибольшую каталитическую активность среди биметаллов. Что интересно, он имеет также наиболее упорядоченную структуру: наночастицы золота формируют центр, окруженный палладием. Однако создать такой упорядоченный сплав достаточно трудно традиционными методами химии. В первое время формирования сплава ученые заметили, что его структура регулярна, и для ее сохранения ввели алкиламиновый композит, стабилизировавший поверхностное распределение палладия на золотом «ядре». Впоследствии исследователи установили, что дальнейшая реакция по синтезу нанокатализатора протекает хаотично, вызывая формирование неупорядоченного сплава с «перемешанными» атомами золота и палладия в одной частице. Как считают исследователи, гальваническое формирование катализаторов – очень перспективная ветвь развития нанохимии. Более того, нанокатализаторы будут применяться в самых различных технологических отраслях – от энергетики до микроэлектроники и аэрокосмической промышленности.