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Inducing Porosity on Hollow Nanoparticles by Hypervelocity Impacts
Indexado
WoS WOS:000408598600031
Scopus SCOPUS_ID:85028299404
DOI 10.1021/ACS.JPCC.7B03126
Año 2017
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



The large surface-to-volume ratio of hollow palladium nanoparticles (hNPs) offers room to improve their hydrogen storage capacity as well as their catalytic activity. However, a less explored possibility is to use, in addition, the internal cavity. Here we explore, through classical molecular dynamics, the possibility of boring channels across the hNP wall by collision with solid Pd nanoprojectiles at high velocities, as well as their resilience to maintain their spherical geometry. We choose a stable hNP with an inner diameter of 13 nm and an outer diameter of 15 nm. The projectiles are Pd NPs of 1.5, 2.4, and 3.0 nm, respectively. We consider collision speeds between 3 and 15 km/s, with an impact parameter between 0 to 7 nm. Four different regimes, as a function of kinetic energy and impact parameter of the projectile, are found. For low speeds, the projectile is not able to penetrate the target and only creates surface craters. For a narrow range of intermediate speeds, the projectile enters the target, but the hNP shell is able to self-heal, either totally or partially. For large speeds, the projectile penetrates the target without altering its spherical hollow geometry, but for even larger speeds, the hNP collapses into a solid structure. The specific threshold speed for each regime depends on the mass and speed of the projectile. In all noncollapsing cases, the results show a linear relationship between projectile kinetic energy and crater or perforation size. We also studied its behavior when the hNP suffers successive collisions, finding that it keeps its hollow shape but forms faceted structures, such as nanoframes or hollow cuboctahedron nanoparticles. All of our results suggest that Pd hNPs, with adequate combinations of external radius and thickness are very robust, can withstand hypervelocity impacts and that channels can be opened to allow molecules to reach the internal cavity.

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Disciplinas de Investigación



WOS
Chemistry, Physical
Materials Science, Multidisciplinary
Nanoscience & Nanotechnology
Scopus
Electronic, Optical And Magnetic Materials
Energy (All)
Physical And Theoretical Chemistry
Surfaces, Coatings And Films
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 VALENCIA-ARROYAVE, FELIPE Hombre Universidad de Chile - Chile
Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y la Nanotecnologia - Chile
Universidad Mayor - Chile
2 GONZALEZ-VALDES, RAFAEL IGNACIO Hombre Universidad de Chile - Chile
Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y la Nanotecnologia - Chile
Universidad Mayor - Chile
3 Valdivia, Juan Alejandro Hombre Universidad de Chile - Chile
Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y la Nanotecnologia - Chile
4 KIWI-KRAUSKOPF, MARCOS ABRAHAM Hombre Universidad de Chile - Chile
Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y la Nanotecnologia - Chile
5 Bringa, Eduardo M. Hombre UNIV NACL CUYO - Argentina
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas - Argentina
6 ROGAN-CASTILLO, JOSE ANTONIO Hombre Universidad de Chile - Chile
Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y la Nanotecnologia - Chile

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Origen de Citas Identificadas



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Citas Identificadas: 16.67 %
Citas No-identificadas: 83.33 %

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Citas Identificadas: 16.67 %
Citas No-identificadas: 83.33 %

Financiamiento



Fuente
ANPCyT
CONICYT
Air Force Office of Scientific Research
Financiamiento Basal para Centros Científicos y Tecnológicos de Excelencia
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
Fondo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnologicas (FONDECYT, Chile)
AFOSR Grant
Financiamiento Basal para Centros Cientifí cos y Tecnologicoś de Excelencia
Consejo Nacional de Innovación, Ciencia y Tecnología
SeCTyP-UN Cuyo
Centros de Investigación y Desarrollo, Universidad de Valparaíso
Beijing Excellent Doctoral Thesis Project
Fondo Nacional de Investigaciones Cientifí cas y Tecnoló

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Agradecimientos



Agradecimiento
This work was supported by the Fondo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnologicas (FONDECYT, Chile) under Grants #1160639 and 1130272 (M.K. and J.R.), 1150718 (J.A.V.) AFOSR Grant FA9550-16-1-0122 (J.A.V. and M.K.), and Financiamiento Basal para Centros Cientificos y Tecnologicos de Excelencia FB-0807 (RG., F.V., J.M., M.K., and J.R). E.M.B. thanks support from the PICT-2014-0696 (ANPCyT) and M003 (SeCTyP-UN Cuyo) Grants. F.V. was supported by CONICYT Doctoral Fellowship Grant 21140948.
This work was supported by the Fondo Nacional de Investigaciones Cientifí cas y Tecnoló (FONDECYT, Chile) under Grants #1160639 and 1130272 (M.K. and J.R.), 1150718 (J.A.V.) AFOSR Grant FA9550-16-1-0122 (J.A.V. and M.K.), and Financiamiento Basal para Centros Cientifí cos y Tecnologicoś de Excelencia FB-0807 (R.G., F.V., J.M., M.K., and J.R.). E.M.B. thanks support from the PICT-2014-0696 (ANPCyT) and M003 (SeCTyP-UN Cuyo) Grants. F.V. was supported by CONICYT Doctoral Fellowship Grant 21140948.

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