Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

Физикохимия поверхности и защита материалов

Подписаться Бесплатная новостная рассылка Подписчиков 11 RSS
←   Октябрь 2009   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31


За последние 60 дней ни разу не выходила


Сайт рассылки: http://m-protect.ru
Открыта: 02-04-2009

Автор
Денис

Статистика

11 подписчиков
0 за неделю
←   Все выпуски   →

Физикохимия поверхности и защита материалов


РЕДКОЛЛЕГИЯ ФИЗИКОХИМИЯ ПОВЕРХНОСТИ И ЗАЩИТА МАТЕРИАЛОВ

ИНФОРМАЦИОННЫЙ БЮЛЛЕТЕНЬ #20 (32)
+ Международные новости
Найден способ точно контролировать рост нанотрубок

Специалисты из Научно-исследовательского института компании Honda, Университета Пердью и Луисвиллского университета (все — США) научились настраивать параметры процесса выращивания нанотрубок таким образом, чтобы подавляющее большинство полученных структур обладало либо металлическими, либо полупроводящими свойствами.

При использовании аргона и гелия частицы железа, как нетрудно заметить, принимают разные формы (иллюстрация авторов работы).

Как известно, параметры однослойных нанотрубок во многом определяются тем, каким именно образом «сворачиваются» в ходе их формирования углеродные плоскости. Процесс выращивания нанотрубок проходит в вакуумной камере: расположенные внутри нее на подложке частицы железа нагревают приблизительно до 800 ˚C и пускают газ — метан. Со временем железо оказывается перенасыщено углеродом, высвобожденным из газа, и начинается формирование нанотрубок.

Авторы обнаружили, что незначительное модифицирование этой методики (перед началом синтеза в камеру нагнетались пары воды и гелий или аргон) позволяет получать наноструктуры с заданными проводящими свойствами. В экспериментах было продемонстрировано контролируемое изменение доли нанотрубок, которые обнаруживают металлические свойства, от 33 до 91 процента. «Такого уровня контроля ранее никто не достигал», — заявляет участник исследования Аветик Арутюнян.

Для того чтобы объяснить эти результаты, ученые зафиксировали процесс синтеза с помощью просвечивающего электронного микроскопа. Как оказалось, свойства нанотрубок сильно зависят от характеристик наночастиц-катализаторов: при использовании гелия последние принимают своеобразную форму с четкими гранями, а в атмосфере аргона грани «стираются», и размер частиц железа изменяется. Роль воды осталась невыясненной; по предположению авторов, она каким-то образом способствует формированию граней.

Источники:

1. http://science.compulenta.ru/464101/
2. http://www.purdue.edu/newsroom/research/2009/sep/091001StachNanotubes.html

Добавить комментарий
Сверхтонкие провода внутри нанотрубок

Исследователи из Японии вырастили сверхтонкие металлические провода внутри нанотрубок в надежде что результаты их работы (цепочка толщиной в один атом металла) сможет улучшить компоненты наноэлектронных приборов.

Металлические провода толщиной в один атом демонстрируют интересные электронные свойства, однако эти структуры отличаются высокой хрупкостью и легкостью к окислению, что, несомненно, осложняет их изучение. Рио Китаура (Ryo Kitaura) вместе с коллегами из Университета Нагойи попытались решить эту проблему, вырастив провода в оболочке, защищающих их нанотрубок. Новый подход позволяет изучать такие провода.

Полученное с помощью метода TEM изображение одноатомного европиевого провода внутри одностенной углеродной нанотрубки (сверху) и модель инкапсулированного провода

Китаура отмечает, что процесс выращивания нанотрубок с вложенными металлическими проводами очень прост. Исследователи помещали углеродные нанотрубки и порошок металла (как правило, сублимирующегося при сравнительно низкой температуре) в стеклянную ампулу и нагревали ее содержимое при температуре 500–600 градусов Цельсия.

Испаряющиеся атомы металла заполняют полости в нанотрубках, образуя провода с толщиной в один атом. Изменение толщины нанотрубок позволяет контролировать толщину металлических проводов – исследователи получили как провода, диаметр которых составлял несколько атомов, так и цепочки, состоящие из одиночных атомов.

Китаура отмечает, что ключевым аспектом для удачи получения новых наноструктур является высокое качество взятых в качестве исходного материала нанотрубок, обуславливающее ровное и регулярное поступление паров металла во внутреннюю структуру нанотрубки, в ряде случаев исследователям удалось «заполнить металлом» до 90% нанотрубок.

Добавить комментарий
На основе графена создан сверхчувствительный датчик массы

Специалисты из Колумбийского университета (США) сконструировали наномеханический резонатор из подвешенного графена.

Резонансная частота колебаний подвешенной графеновой мембраны, собственная масса которой чрезвычайно мала, изменяется при попадании на нее частиц какого-либо вещества, что позволяет использовать такое устройство в качестве датчика массы. «Аналогичными свойствами обладают углеродные нанотрубки, однако у графена есть одно преимущество: форму двумерного «листа» можно изменять произвольно, — говорит ведущий автор работы Джеймс Хоун (James Hone). — Это позволяет нам контролировать характеристики резонаторов».

Схематическое изображение устройства (здесь и далее иллюстрации из журнала Nature Nanotechnology). 

Процесс создания резонаторов довольно прост: графен размещался на подложке из кремния и диоксида кремния, затем формировались металлические (золотые) электроды, в слое диоксида кремния вытравливался микроканал глубиной около 100 нм. На такую же глубину вытравливалась площадка под той частью электродов, которая контактировала с графеном (см. рис. выше).

Процесс создания резонаторов довольно прост: графен размещался на подложке из кремния и диоксида кремния, затем формировались металлические (золотые) электроды, в слое диоксида кремния вытравливался микроканал глубиной около 100 нм. На такую же глубину вытравливалась площадка под той частью электродов, которая контактировала с графеном (см. рис. выше).

Устройство управляется с помощью постоянного напряжения Vg, которое позволяет изменять натяжение мембраны и сдвигать резонансную частоту колебаний графенового слоя; для возбуждения колебаний используется напряжение радиочастоты δVg. Результаты экспериментов говорят о том, что резонансная частота колебаний однослойной графеновой мембраны при Vg = -7 В составляет приблизительно 65 МГц.

«Как показали измерения в рабочем режиме, при низких температурах устройство «чувствует» изменение массы графенового слоя приблизительно на 1 зептограмм [10-21 г], что соответствует двум атомам золота, — рассказал г-н Хоун в интервью сайту Nanotechweb.Org. — Мы также выяснили, что отклик устройства имеет более сложный характер, чем ожидалось: вещество, помещенное на графеновую мембрану, изменяет не только ее массу, но и натяжение».

В настоящее время авторы экспериментируют с различными формами мембран и совершенствуют механизм снятия показаний, пытаясь увеличить чувствительность устройства.

Источник: http://science.compulenta.ru/463265/

Добавить комментарий

Нанометодика позволяет упаковать в каплю одну молекулу

Исследователи из Национального Института Стандартов и Технологий США (NIST) модифицировали микрокапиллярные технологии, научившись с их помощью получать микрокапли, содержащие лишь одну интересующую исследователей молекулу. Новая система может позволить изучение химических реакций между отдельными молекулами.

Новая «пипетка», разработанная в NIST. Вода течет по микрокапилляру с шириной около 35 мкм, после чего попадает в сужающуюся часть, в которой разбивается на капли. Изменение ширины капилляров позволяет регулировать размеры капель и «заполнять» эти капли исследуемыми молекулами, поддерживая их желаемую концентрацию, особенности настройки позволяет с вероятностью 99% сделать так, чтобы в каждой капле содержалось по одной молекуле. (Рисунок из Proc. SPIE, 2009; 7400, 740026)

Комбинация нового микрокаппилярного метода с оптическим пинцетом (optical tweezers), способным осуществлять направленное слияние отдельных капель, в результате чего их содержимое сможет реагировать, может привести к созданию компактного интегрированного устройства для получения о строении, функциях и реакционной способности биологически активных соединений – белков и нуклеиновых кислот.

Карлос Лопес-Марискал (Carlos López-Mariscal) и Кристиан Хелмерсон (Kristian Helmerson) разработали новое микрокапиллярное устройство, по каналу которого может протекать вода. Поток воды зажат в капилляре, образованном смесью неполярных органических соединений, оказывающих на текущую жидкость давление. Капилляр сужается, и, попадая в зону сужения, вода распадается на мелкие капли, в которых может быть растворено исследуемое вещество.

Полученные таким образом капли однородны по размеру, который может быть задан за счет изменения ширины, как основного капилляра, так и его сужающегося участка. Методика позволила исследователям получать капли, диаметр которых составляет менее микрометра, а объем – менее аттолитра (10–18 л).

С помощью лазерных лучей (оптический пинцет) можно перемещать капли, заставляя две или три капли, содержащие по одной молекуле, сливаться, чтобы затем наблюдать за «элементарной» реакцией. Для проверки концепции метода исследователи смешивали капли, содержавшие флуоресцирующие молекулы, излучающие цвет с различной волны, однако в будущем они планируют изучать более интересные процессы – взаимодействие антиген-антитело или хромосома-лекарство.

Источник:

1. Proc. SPIE, 2009; 7400, 740026
2. ChemPort

Добавить комментарий
Ученые показали возможность создания алмазного ЯМР-датчика для изучения микроскопических объектов
 

Специалисты из Гарвардского университета, Массачусетского технологического института и Сельскохозяйственного и политехнического университета Техаса (все — США), исследовавшие возможность создания квантового компьютера с помощью алмазов, нашли этим драгоценным камням новое применение в биологии и медицине.

Модель алмаза с размещенными внутри атомом азота и вакансией. При попадании зеленого света на кристалл он светится красным. (Иллюстрация Джейкоба Тейлора.)

Свойства алмазов, как выяснили ученые, делают их идеальными кандидатами на роль датчиков в устройствах, работа которых основана на явлении ядерного магнитного резонанса (ЯМР).

Периодичность кристаллической решетки алмаза, поясняют авторы, иногда нарушается, причем довольно часто встречается такой дефект: один атом азота заменяет два атома углерода, оставляя позицию одного из них вакантной. Образованием этих дефектов отчасти объясняется блеск алмазов: при попадании на них зеленого света два неспаренных электрона атома азота переходят в новое энергетическое состояние с испусканием фотонов.

Анализируя незначительные изменения в процессе испускания, можно определить направление спина электрона. В своих опытах ученые продемонстрировали передачу квантовой информации (спинового состояния) от электрона к ядрам близлежащих атомов углерода, построили небольшую цепь, которая выполняла простейшие логические операции, и организовали процесс считывания квантовых данных.

Основное достоинство такого подхода заключается в том, что система сохраняет работоспособность при комнатной температуре. Впрочем, построить действующий квантовый компьютер ученые не стремятся; куда больше их привлекает создание ЯМР-датчика для изучения микроскопических объектов — отдельных клеток в живом организме или молекул.

«Считается, что проводить такие исследования невозможно, поскольку в обоих случаях магнитное поле слишком слабо, — говорит один из участников работы Джейкоб Тейлор (Jacob Taylor). — Однако чувствительность этой технологии очень высока; кроме того, она не представляет опасности для организма и не требует охлаждения до низких температур. Надеюсь, с ее помощью нам удастся заглянуть внутрь клетки и рассмотреть, что происходит в разных ее частях».

Полная версия отчета будет опубликована в журнале Science.

Подготовлено по материалам Национального института стандартов и технологий.

Источник: http://science.compulenta.ru/461261/

Химическая модификация углеродных нанотрубок 

Image

Исследователи из Италии заявляют, что химический контроль организации углеродных нанотрубок (УНТ) может привести к созданию новых биоматериалов.

Прививка фрагментов тимина к УНТ позволяет добиться их контролируемой организации в различные супрамолекулярные структуры. (Рисунок из Chem. Commun., 2009, DOI: 10.1039/b915126e)

Маурицио Прато (Maurizio Prato) и Милдред Кинтана (Mildred Quintana) из Университета Триеста разработали химический способ работы с УНТ за счет применения сети водородных связей. Обычно углеродные нанотрубки организуются в плотные связки, которые сложно распутывать и с которыми сложно работать. При этом, по словам Прато, межмолекулярные взаимодействия могут способствовать организации нанотрубок в супрамолекулярные структуры различного строения.

Исследователи смогли привить к поверхности УНТ фрагменты азотистого основания тимина. Тимин может образовывать сетку водородных связей за счет групп C=O и N-H. Прато заявляет, что такая интеграция органических молекул, способных к водородному связыванию, с УНТ позволяет облегчить супрамолекулярное распознавание наночастиц и их хранение.

По словам Прато, решение применить химический подход к работе с УНТ вместо традиционного физического подхода (химическое осаждение из паров) связано с желанием разработать способ для работы с небольшим количеством нанотрубок.

Возможно, что в будущем функционализация углеродных нанотрубок биологическими молекулами приведет к разработке новых биологически совместимых материалов с высокой пластичностью и биологической совместимостью. Прато считает, что выращивание клеток на системах углеродных нанотрубок может использоваться для создания шаблонов для работы с биологическими тканями или регенерации кости.

Источник:

1. Chem. Commun., 2009, DOI: 10.1039/b915126e
2. ChemPort

Добавить комментарий
Проводящие нанотрубки из оксида титана
 

Image

Карбонизированные нанотрубки из оксида титана с полуметаллическими свойствами увеличивают эффективность топливных ячеек, работающих на метаноле.

Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., 2009, 48, 7236

Чаще всего, говоря о нанотрубках, мы подразумеваем углеродные нанотрубки, однако не все эти наноматериалы получают из углерода. Например, системы из наноразмерных объектов из оксида титана могут применяться в биотехнологии, катализе и солнечных батареях. Несмотря на то, что полупроводниковые свойства нанотрубок на основе TiO2 важны для решения многих практических задач, низкое значение их проводимости не позволяет расширить области их применения.

Международная группа исследователей из Университетов Эрлагена-Нюрнберга (Германия) и Турку (Финляндия) смогла найти способ придать металлическую проводимость этим материалам, не меняя их структуры. Процесс карбонизации позволяет превратить диоксид титана в углеродсодержащие оксикарбидные соединения титана. Новый материал может существенно увеличить эффективность топливных ячеек на основе метанола. 

Для карбонизации нанотрубок из оксида титана исследователи обрабатывали их ацетиленом при 850 градусах Цельсия. Такая обработка приводит к образованию обогащенного углеродом соединения с полуметаллическими свойствами, карбонизация также приводит к увеличению твердости этого материала. Несмотря на то, что упорядоченная структура нанотрубок практически не меняется, происходит образование нового химического соединения, которое можно охарактеризовать как твердую смесь карбида титана и его оксидов. Высокая электропроводимость и электрохимические свойства нового материала позволяют рассматривать его как перспективный материал для получения электродов, в особенности для электродов топливных ячеек, производящих электричество за счет окисления метанола. Было обнаружено, что электроды из новых материалов на 700% эффективнее электродов, традиционно использующихся в топливных ячейках.

Источник: Angew. Chem. Int. Ed., 2009, 48, 7236; doi: 10.1002/anie.200902207

Добавить комментарий

Сверхтонкие аккумуляторы из бумаги и водорослей
 

Исследователи из Швеции сообщают, что могут получить тонкие и гибкие аккумуляторы, используя в качестве материалов водоросли, бумагу и соленую воду. Ключом успеха новой разработки является целлюлоза, получаемая из светло-зеленой водоросли Cladophora, она отличается необычной наноструктурой с высокой площадью поверхности.

Принципиальная схема аккумулятора (слева), фотографии бумажной аккумулятора до и после запаивания ее в покрытый полимером алюминиевый контейнер. (Рисунок из Nano Lett., 2009, DOI: 10.1021/nl901852h)

Хотя новые аккумуляторы характеризуются меньшим напряжением и меньшей мощностью, чем привычные, их низкая стоимость и гибкость может оказаться весьма полезной для областей, где применение обычных аккумуляторов невозможно или непрактично.

Новые аккумуляторы были получены в результате совместной работы двух исследовательских групп из Университета Уппсала: объектом исследования группы Марии Штромме (Maria Strømme) является целлюлоза, получаемая из морских водорослей, группа Лейфа Нихольма (Leif Nyholm) изучает новые способы увеличения производительности токопроводящих полимеров.

Для получения аккумулятора исследователи разделили два целлюлозных электрода перегородкой из фильтровальной бумаги, замоченной в соленой воде. Один из целлюлозных электродов покрыт тонким слоем окисленного полипиррола [oxidised polypyrrole (PPy)], другой электрод – восстановленной формой полипиррола. Разность потенциалов между электродами обеспечивает напряжение, которое это устройство может создать. В ходе зарядки или разрядки аккумулятора хлорид-ионы перемещаются от одного электрода к другому также, как перемещаются ионы лития в литий-ионных аккумуляторах. Несомненным преимуществом батареи является простота и относительная экологическая безопасность ее получения.

Исследователи продолжают оптимизировать работу новых аккумуляторов, надеясь добиться от них устойчивости в течение 1000 циклов зарядка-разрядка. Они уверены, что дальнейшая работа над проектом позволит создать аккумуляторы, которые без труда можно будет интегрировать с обоями или одеждой.

Источник:

1. Nano Lett., 2009, DOI: 10.1021/nl901852h
2. ChemPort

Добавить комментарий
Сенсоры для определения NO на основе нанотрубок
 

Image

Новый сенсор на основе углеродных нанотрубок может оказаться перспективным для детектирования оксида азота(II) в биологических системах в режиме реального времени и с хорошим пространственным разрешением.

Рисунок из Nat. Chem. 2009, 1, 473

Молекула NO играет важную роль в сигнальных биологических системах, однако оксид азота(II) достаточно быстро вступает во вторичные реакции in vivo, поэтому отслеживать его в биологических системах достаточно непросто.

В группе Майкла Страно (Michael S. Strano) из MIT функционализировали одностенные углеродные нанотрубки остатками 3,4-диаминофенилзамещенного декстрана, в результате чего полученные комплексы УНТ-органика оказались чувствительными по отношению к NO.

Необычные электронные свойства одностенных углеродных нанотрубок уже многие годы служат причиной их всестороннего исследования на предмет использования в качестве сенсоров в области ближнего инфракрасного спектра. Страно отмечает, что разработанный гибридный сенсор селективно реагирует лишь на NO, но не на другие азот- или кислородсодержащие частицы, которые могут встречаться в биологических системах.

Таким образом, новый сенсор может селективно обнаружить NO в режиме реального времени. Так как животные ткани прозрачны для ближнего инфракрасного света, NO можно обнаружить непосредственно в живых организмах. Исследователи определили, что сенсор не проявляет токсичности к культивированным клеткам желудочно-кишечного тракта мышей, следующая стадия будет заключаться в проверке сенсора на живых грызунах.

Источник:

1. Nat. Chem. 2009, 1, 473; doi:10.1038/nchem.332
2. ChemPort

Добавить комментарий
+ Конференции, симпозиумы
Методы исследования состава и структуры функциональных материалов

Image

Приглашаем Вас принять участие в работе 1-й Всероссийской научной конференции МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СОСТАВА И СТРУКТУРЫ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ, которая состоится в Доме Ученых Новосибирского научного центра 11-16 октября 2009 года.
Определение характеристик химического состава и структуры функциональных материалов абсолютно необходимо как при контроле процессов их производства, так и при сертификации конечной продукции. Значение методов исследования состава и структуры особенно велико при изучении и оптимизации свойств функциональных материалов: проводников, полупроводников, сверхпроводников, магнитных и оптических материалов, люминофоров, термохромных материалов, катализаторов, сорбентов, мембран, полимеров. Такие материалы могут быть кристаллическими и/или аморфными, композитами, в виде тонких пленкок, нанообразоований, высокочистых веществ.
Само развитие методов исследования состава и структуры связано с решением проблем и задач науки о материалах. В этой области науки используется большой набор различных методических приемов, работают многочисленные коллективы исследователей разных специальностей. Задачей конференции является обсуждение принципов и подходов к эффективной диагностике функциональных материалов. Специальное внимание на конференции МИССФМ-2009 планируется уделить химическим и физическим методам изучения состава и структуры ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ.
Мы приглашаем принять участие в работе конференции специалистов в области методов химического анализа, АЭС, ААС, РФА, ИК, ЯМР, ЭПР, MC, РФЭС, EXAFS, γ-резонансной спектроскопии, электронной и зондовой микроскопии, а также других методов исследования.

Добавить комментарий
ХИМИЯ ПОД ЗНАКОМ “СИГМА” ИССЛЕДОВАНИЯ, ИННОВАЦИИ, ТЕХНОЛОГИИ

Image

Институт проблем переработки углеводородов СО РАН, Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, Совет молодых учёных ИППУ СО РАН, Совет научной молодежи ИК СО РАН приглашают молодых ученых, специалистов и преподавателей (в возрасте до 35 лет) принять участие во Всероссийской научной молодежной школе-конференции "Химия под знаком СИГМА: исследования, инновации, технологии", которая состоится 16-24 мая 2010 г. в городе Омске. В рамках школы-конференции, которая в 2010 году отпразднует свое десятилетие, традиционно будут прочитаны пленарные лекции ведущих ученых-химиков, представлены устные и стендовые доклады молодых ученых, специалистов и преподавателей, а также проведены практикумы и круглые столы. В научную программу школы-конференции будут включены основные направления современных фундаментальных и прикладных исследований в области химии и химической технологии.

 

Источники: http://www.catalysis.ru/snm/

Добавить комментарий
В избранное