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Size-Dependent Lattice Expansion in Nanoparticles: Reality or Anomaly?

Diehm, P. Manuel ; Ágoston, Péter ; Albe, Karsten (2012)
Size-Dependent Lattice Expansion in Nanoparticles: Reality or Anomaly?
In: ChemPhysChem, 13 (10)
doi: 10.1002/cphc.201200257
Artikel, Bibliographie

Kurzbeschreibung (Abstract)

Size-dependent lattice expansion of nanoparticles is observed for many ionic compounds, including metal oxides, while lattice contraction prevails for pure metals. However, the physical origin of this effect, which is of importance for the thermodynamic, chemical and electronic properties of nanoparticles, is discussed controversially. After a survey of the experimental literature, revealing a wide variety of materials with size-dependent lattice expansion, we show that the negative surface stress is the key reason for lattice expansion, while the excess of lattice sums or point defects of various charge states can be excluded as general explanations. Ab initio calculations of surface stresses for various surface structures of metal oxides confirm the model of a surface-induced lattice expansion.

Typ des Eintrags: Artikel
Erschienen: 2012
Autor(en): Diehm, P. Manuel ; Ágoston, Péter ; Albe, Karsten
Art des Eintrags: Bibliographie
Titel: Size-Dependent Lattice Expansion in Nanoparticles: Reality or Anomaly?
Sprache: Englisch
Publikationsjahr: 16 Juli 2012
Verlag: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim
Titel der Zeitschrift, Zeitung oder Schriftenreihe: ChemPhysChem
Jahrgang/Volume einer Zeitschrift: 13
(Heft-)Nummer: 10
DOI: 10.1002/cphc.201200257
Kurzbeschreibung (Abstract):

Size-dependent lattice expansion of nanoparticles is observed for many ionic compounds, including metal oxides, while lattice contraction prevails for pure metals. However, the physical origin of this effect, which is of importance for the thermodynamic, chemical and electronic properties of nanoparticles, is discussed controversially. After a survey of the experimental literature, revealing a wide variety of materials with size-dependent lattice expansion, we show that the negative surface stress is the key reason for lattice expansion, while the excess of lattice sums or point defects of various charge states can be excluded as general explanations. Ab initio calculations of surface stresses for various surface structures of metal oxides confirm the model of a surface-induced lattice expansion.

Freie Schlagworte: ab initio calculations; lattice parameters; nanoparticles; surface stress; thermodynamics
Zusätzliche Informationen:

SFB 595 C1

Fachbereich(e)/-gebiet(e): 11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Materialmodellierung
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 595: Elektrische Ermüdung
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 595: Elektrische Ermüdung > C - Modellierung
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche > SFB 595: Elektrische Ermüdung > C - Modellierung > Teilprojekt C1: Quantenmechanische Computersimulationen zur Elektronen- und Defektstruktur oxidischer Materialien
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften
Zentrale Einrichtungen
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio) > Sonderforschungsbereiche
DFG-Sonderforschungsbereiche (inkl. Transregio)
Hinterlegungsdatum: 09 Jul 2012 12:31
Letzte Änderung: 05 Mär 2013 10:01
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