Наноструктурированные покрытия на основе единичных наночастиц металлов с заданными и управляемыми адсорбционными и каталитическими свойствами

Наноструктурированные покрытия активно используются в катализе, медицине, электронике, машиностроении и других областях науки и техники. Физико-химические свойства наночастиц и наноструктурированных покрытий, в том числе каталитические и адсорбционные, существенно отличаются от свойств массивных образцов, что обусловлено иным по сравнению с кристаллическими образцами электронным и атомным строением наночастиц. Причинами такого отличия могут выступать различные факторы, такие как размерное квантование, заряжение наночастиц за счет взаимодействия с носителем, увеличение удельной доли низкокоординированных атомов при уменьшении размера частиц и другие. Минимальное изменение одного из факторов может приводить к обратимым или необратимым изменениям свойств системы. В этом заключается как недостаток наноструктурированных покрытий, так и ключ к управлению их свойствами. Фундаментальная проблема создания нанострукутрированных материалов с заданными и управляемыми свойствами опирается на решение следующих основных задач: определение физических свойств (форма, структура, локальная электронная плотность и т.д.) единичных наночастиц, составляющих покрытие; установление адсорбционных и реакционных свойств наноструктурированных покрытий на уровне единичных адсорбатов и единичных активных центров; учет влияния таких факторов, как структура, форма и размеры единичных наночастиц, составляющих покрытие, взаимодействие наночастиц между собой и с подложкой, модификация наночастиц химическими реакциями, изменение температуры и внешних электромагнитных полей на физико-химические свойства изучаемых покрытий. Настоящий проект нацелен на последовательное решение комплекса этих задач методами атомно-силовой микроскопии, сканирующей туннельной микроскопии, туннельной спектроскопии, оже-спектроскопии и масс-спектрометрии, что позволит установить фундаментальные факторы, влияющие на физико-химические свойства наноструктурированных покрытий на основе наночастиц металлов, а также выяснить возможности управления этими свойствами.