Исследователи из японского Университета Тохоку смоделировали окисление наночастиц алюминия и выяснили, как на него влияет оксидная оболочка. В симуляциях при 1 500 и 2 000 K оболочка вела себя по-разному: в ней появлялись временные каналы для кислорода или она разрывалась, обнажая алюминиевое ядро. Статья вышла в Proceedings of the National Academy of Sciences 15 октября 2026 года. О работе сообщило Phys.org.

Как оболочка пропускает кислород и когда разрушается

Для расчётов команда использовала ИИ-агент MLP Copilot, который помогал создавать и проверять атомную модель на основе квантовых расчётов. Примерно за 80 итераций активного обучения исследователи собрали 88 833 атомные конфигурации, а затем использовали модель в симуляциях окисления.

При умеренных температурах в условиях исследования в оболочке возникали временные каналы нанометрового масштаба. Окисление через них продолжалось, но перенос вещества оставался ограниченным. Авторы назвали такое поведение режимом «дыхания». При более высоких температурах оболочка разрывалась, кислород достигал алюминиевого ядра, и окисление ускорялось. Анализ показал, что в рассмотренных условиях алюминий преимущественно перемещался наружу.

Условную наночастицу можно представить как ядро под тонкой скорлупой. В режиме «дыхания» в скорлупе ненадолго открываются узкие проходы. При более сильном нагреве она разрывается и обнажает ядро. Это лишь пояснение механизма, а не описание отдельного эксперимента.

Результаты получены в компьютерных симуляциях. В сообщении Университета Тохоку не приводится экспериментального подтверждения описанных режимов; точный диапазон умеренных температур также не указан. Поэтому выводы относятся к условиям модели и не обязательно применимы ко всем алюминиевым наночастицам.

О работе сообщили Университет Тохоку и Phys.org. DOI статьи: 10.1073/pnas.2537780123. Оформить изложение исследования в виде научной статьи можно с помощью соответствующей услуги.

Схема сравнивает два режима оксидной оболочки алюминиевой наночастицы, описанных в компьютерных симуляциях

Фото: turek / Pexels