Исследователи из Московского физико-технического института совместно с коллегами из других научных и образовательных организаций предложили метод получения наночастиц диселенида палладия с аморфной структурой. Работа, поддержанная Российским научным фондом, опубликована в журнале Advanced Materials Interfaces.
В отличие от традиционного подхода, стремящегося к созданию идеальных кристаллических решеток, ученые использовали фемтосекундную лазерную абляцию. Кристалл PdSe₂ помещали в деионизированную воду и облучали ультракороткими импульсами длительностью около 270 фемтосекунд. Из-за резкого локального нагрева и последующего сверхбыстрого охлаждения со скоростью порядка триллиона градусов в секунду атомы не успевают выстроиться в упорядоченную структуру. Это приводит к формированию наночастиц размером 10–50 нанометров с дефектной аморфной фазой, обедненной селеном.
Сравнение с кристаллическими аналогами показало отличие характеристик. В режиме гигантского комбинационного рассеяния света зафиксировано усиление сигнала более чем в миллион раз, что позволяет детектировать вещества в концентрации до одной миллиардной доли моля. При фотокаталитическом разложении органических загрязнителей удельная активность аморфных частиц оказалась в 50 раз выше, чем у исходных кристаллов. Эффективность преобразования ближнего инфракрасного излучения с длиной волны 830 нанометров в тепло достигла 83 %, что вдвое превышает соответствующий показатель для классических золотых наночастиц.
Потенциальные области применения включают оптическую сенсорику, фотокаталитические системы очистки воды и экспериментальные методы фототермической терапии. Авторы отмечают, что технология не требует химических реагентов, проводится при комнатной температуре и, по их оценке, допускает аппаратное масштабирование с использованием промышленных проточных реакторов непрерывного действия.
Около 80 % мирового производства палладия в настоящее время расходуется на автомобильные катализаторы, однако спрос на них может сократиться в связи с переходом на электромобили. Разработка новых способов применения этого металла, по мнению авторов, имеет значение для диверсификации его использования.