Wetenschappers van LPI RAS, Skoltech, en MIPT hebben ongebruikelijke eigenschappen van silicium nanodeeltjes ontdekt. Ze hebben aangetoond dat silica-nanodeeltjes onder normale omstandigheden zijn verrijkt met zuurstof. Dergelijke nanodeeltjes zijn magnetisch en bevatten reactieve zuurstofsoorten (met name peroxo- en ozonide-ionen en oxo-radicalen), wat de bekende hoge toxiciteit en carcinogeniteit van silicastof kan verklaren.

Silicium nanodeeltjes zijn veelbelovend voor vele toepassingen, waaronder nano-elektronica, opto-elektronica, zonnepanelen, biomedische beeldvormingssensoren en andere, en zijn al meer dan twee decennia het onderwerp van intensief onderzoek. Silicium nanodeeltjes oxideren in aanwezigheid van zuurstof, maar details van dit proces zijn nog onduidelijk. Het is algemeen bekend dat siliciumdioxidestof een negatief effect heeft op de menselijke gezondheid en silicose en longkanker veroorzaakt, maar de oorsprong van dit effect is onbekend. Wetenschappers van de Oganov- en Uspenskii-groepen gebruikten het USPEX-algoritme (Universal Structure Predictor:Evolutionary Xtallography) om aan te tonen dat bij normale atmosferische omstandigheden, silica nanodeeltjes bestaan ​​niet met de verwachte klassieke samenstelling SiO ₂ gepostuleerd door de klassieke scheikunde, maar in een met zuurstof verrijkte vorm (bijv. Si ₇ O ₁₉ ). Extra zuurstofatomen hebben magnetische eigenschappen en vormen reactieve zuurstofsoorten (ROS). ROS, zoals peroxide-ionen, zijn zeer reactief met biomoleculen en worden al lang vermoed als een belangrijke oorzaak van kanker.

"We waren zeer verrast dat onder normale omstandigheden in een zuurstofatmosfeer, we vonden stabiliteit van nieuwe reactieve en magnetische silica nanodeeltjes in plaats van de klassieke SiO ₂ nanodeeltjes, " zegt Sergey Lepeshkin, de hoofdauteur van de studie, die een waarschijnlijke verklaring biedt voor de bekende hoge carcinogeniteit van silicastof.