Metalen nanodeeltjes hebben een breed scala aan toepassingen, van medicijn tot katalyse, van energie naar het milieu. Maar de fundamenten van adsorptie - het proces waardoor moleculen als een laag aan een vast oppervlak kunnen binden - in relatie tot de kenmerken van het nanodeeltje moesten nog worden ontdekt.

Nieuw onderzoek van de University of Pittsburgh Swanson School of Engineering introduceert het eerste universele adsorptiemodel dat verantwoordelijk is voor gedetailleerde structurele kenmerken van nanodeeltjes, metaalsamenstelling en verschillende adsorbaten, waardoor het niet alleen mogelijk is om het adsorptiegedrag op metalen nanodeeltjes te voorspellen, maar ook om hun stabiliteit te screenen, ook.

Het onderzoek combineert computationele chemiemodellering met machine learning om een ​​groot aantal gegevens te passen en nauwkeurig adsorptietrends op nanodeeltjes te voorspellen die nog niet eerder zijn waargenomen. Door adsorptie te verbinden met de stabiliteit van nanodeeltjes, nanodeeltjes kunnen nu worden geoptimaliseerd in termen van hun synthetische toegankelijkheid en toepassingseigenschappen. Deze verbetering zal het ontwerp van nanomaterialen aanzienlijk versnellen en experimenten met vallen en opstaan ​​in het laboratorium voorkomen.

"Dit model heeft het potentieel om verschillende gebieden van nanotechnologie te beïnvloeden met toepassingen in katalyse, sensoren, scheidingen en zelfs medicijnafgifte, " zegt Giannis (Yanni) Mpourmpakis, de Bicentennial Alumni Faculty Fellow van de Swanson School en universitair hoofddocent chemische en petroleumtechnologie, wiens CANELa-lab het onderzoek heeft uitgevoerd. "Ons laboratorium, evenals andere groepen, hebben eerdere computationele studies uitgevoerd die adsorptie op metalen beschrijven, maar dit is het eerste universele model dat rekening houdt met de grootte van nanodeeltjes, vorm, metaalsamenstelling en type adsorbaat. Het is ook het eerste model dat een applicatie-eigenschap rechtstreeks verbindt, zoals adsorptie en katalyse, met de stabiliteit van de nanodeeltjes."