Ученые выяснили расположение атомов на поверхности рутила

• 
• МФТИ © Евгений Пелевин/МФТИ

МОСКВА, 3 июня. /ТАСС/. Исследователи из России, США и Китая при помощи моделирования выяснили расположение атомов на поверхности оксида титана TiO2 или рутила — перспективного фотокатализатора.

Расчеты проводились в лаборатории МФТИ на суперкомпьютере Rurik. Статья с результатами опубликована в журнале Physical Chemistry Chemical Physics.

«Наша работа расширила текущие представления о структуре кристаллов рутила, мы подчеркнули роль кинетики и проанализировали поверхностные структуры, что значительно расширило текущие представления» — приводит пресс-центр МФТИ слова первого автора статьи Чинггао Ванга, сотрудника лаборатории компьютерного дизайна МФТИ.

С помощью рутила можно разлагать воду и получать экологически чистое топливо — водород. Кроме того, с помощью TiO2 и света очищают и обеззараживают воду, воздух, расщепляет также опасные органические загрязнения. Авторы исследования надеются, что проведенные ими расчеты не просто обогатят знания об атомной структуре поверхности диоксида титана, но и позволят лучше понять его фотокаталитические свойства.

Активность рутила как катализатора связана с тем, как атомы кислорода и титана располагаются на поверхности кристалла, именно поэтому важно понять, какие формы может принимать поверхность рутила. Ранее предлагалось несколько моделей реконструкции этих кристаллов, но не все из них соответствовали экспериментальным данным и имели правдоподобную структуру.

В данной работе с помощью специального программного обеспечения и компьютерного моделирования на основе фундаментальных зак

онов квантовой механики ученые рассчитали, как структура поверхности зависит от состава, кроме того, исследователи посчитали поверхностное натяжение — силу, действующую на расположенные на поверхности атомы.

Физики также использовали данные о метастабильных формах поверхности кристаллов рутила, то есть таких формах, которые сохраняются сколько угодно долго, если нет внешних воздействий. На основе расчетов ученые сделали выводы, что некоторые формы поверхности, предсказанные ранее, метастабильны, а также уточнили особенности их строения.

Хочешь всегда знать и никогда не пропускать лучшие новости о развитии России? У проекта «Сделано у нас» есть Телеграм-канал @sdelanounas_ru. Подпишись, и у тебя всегда будет повод для гордости за Россию.