Forskare från LPI RAS, Skoltech, och MIPT har upptäckt ovanliga egenskaper hos kiselnanopartiklar. De har visat att kiselnanopartiklar under normala förhållanden berikas med syre. Sådana nanopartiklar är magnetiska och innehåller reaktiva syrearter (särskilt, peroxo- och ozonidjoner och oxo-radikaler), vilket kan förklara den kända höga toxiciteten och cancerogeniciteten hos kiseldioxiddamm.

Kiselnanopartiklar är lovande för många applikationer inklusive nanoelektronik, optoelektronik, solceller, biomedicinska bildsensorer och andra, och har varit föremål för intensiv forskning i över två decennier. Kiselnanopartiklar oxiderar i närvaro av syre, men detaljerna i denna process är fortfarande oklara. Det är välkänt att kiseldioxiddamm har en negativ effekt på människors hälsa och orsakar silikos och lungcancer, men ursprunget till denna effekt är okänt. Forskare från Oganov- och Uspenskii-grupperna använde USPEX-algoritmen (Universal Structure Predictor:Evolutionary Xtallography) för att visa att under normala atmosfäriska förhållanden, kiseldioxidnanopartiklar existerar inte med den förväntade klassiska sammansättningen SiO ₂ postulerat av klassisk kemi, men i en syreberikad form (t.ex. Si ₇ O ₁₉ ). Extra syreatomer har magnetiska egenskaper och bildar reaktiva syrearter (ROS). ROS, såsom peroxidjoner, är mycket reaktiva med biomolekyler och har länge misstänkts vara en viktig orsak till cancer.

"Vi var mycket förvånade över att under normala förhållanden i en syreatmosfär, vi hittade stabilitet hos nya reaktiva och magnetiska kiseldioxidnanopartiklar istället för det klassiska SiO ₂ nanopartiklar, " säger Sergey Lepeshkin, den ledande författaren till studien, vilket ger en trolig förklaring till den kända höga cancerogeniciteten hos kiseldioxiddamm.