Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

Физикохимия поверхности и защита материалов

Подписаться Бесплатная новостная рассылка Подписчиков 11 RSS
←   Октябрь 2010   →
 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 #26 (38)
Сайт: http://m-protect.ru                       
 Дата рассылки: 2 октября  2010
+ Новости
Гелевые электроды для биологии и медицины

Image

Исследователи из Японии разработали органические гибкие и влажные электроды. Новые биосовместимые электроды состоят из токопроводящих полимеров, пронизывающих гидрогель; электроды способны работать при высокой влажности до месяца, что дает возможность применять их в биологических и медицинских исследованиях.

Для получения электрода применяется простой двустадийный процесс. Ниже показан двусторонний электрод из гидрогеля. (Рисунок из J. Am. Chem. Soc., 2010. DOI: 10.1021/ja1062357)

Производство дешевых и эффективных электродов, способных работать в биологических системах, критически важно для разработки имплантируемых медицинских устройств или для слежения за активности клеток. Для получения таких электродов потенциально могут применяться токопроводящие полимеры, как, например, поли-3,4-этилендиокситиофен [ - poly(3,4-ethylenedioxythiophene) – PEDOT], однако до настоящего времени их было практически невозможно закрепить на подходящих субстратах-носителях.

В настоящее время проводящие полимеры наносят на поверхность с помощью печати «чернилами» из жидкого полимера, эти «чернила» должны просохнуть, но этот процесс невозможен на влажных поверхностях, в том числе – и гидрогелях. Для решения этой проблемы Мацухико Нисизава (Matsuhiko Nishizawa) из Университета Тогоку разработал новую систему, которую можно получить двустадийным методом, одним из этапов которого является электрополимеризация.

В ходе нового процесса применяется платиновый мастер-электрод, на который наносится агарозный гель толщиной в 2 мм. На систему, погруженную в водный раствор мономера для получения поли-3,4-этилендиокситиофена, подается электрический потенциал, в результате чего в точке контакта гидрогеля с платиновым мастер-электродом образуется тонкий слой поли-3,4-этилендиокситиофена.

Дальнейшая трудность, с преодолнием которой столкнулись японские исследователи, заключалась в том, что необходимо было отделить таблетку гидрогеля от платины, не поврежда гидрогель; для этого Нисизава использовал естественное электрохимическое поведение поли-3,4-этилендиокситиофена.

Обратимое окисление и восстановление поли-3,4-этилендиокситиофена приводило к сжатию и расширению гидрогеля, а изменение объема гидрогеля способствовало частичному отслаиванию гидрогеля от платиновой пластины. Повторение циклов окисление-восстановление позволяет полностью отделить таблетку гидрогеля от электрода.

Исследователи из группы Нисизавы уверены, что предложенная ими общая стратегия может быть использована для получения более сложных систем, они предполагают, что таким методом можно будет нанести проводящие полимеры и на другие гели, как, например, коллаген и фибрин. Исследователи предполагают, что результаты исследования смогут найти применение в системах прямой электрической стимуляции мышечной ткани.

Кристин Шмидт, эксперт по биомедицинской инженерии из Университета Техас в Остине высоко оценивает результаты исследования, отмечая, что работа является наглядной демонстрацией того, как простой подход, позволяя сэкономить время и ресурсы, дает возможность получать имплантируемые сенсоры. Она добавляет, что работа японских исследователей закладывает фундамент для создания «гибких» гидрогелевых сенсоров, которые могут более эффективно взаимодействовать как с мягкими и сокращающимися тканями, так и с отдельными клетками.

Источник:

1. J. Am. Chem. Soc., 2010. DOI: 10.1021/ja1062357
2. http://www.chemport.ru/datenews.php?news=2219

Физические и химические процессы в ракетных двигателях на наноуровне

Image

Современные жидкостные ракетные двигатели, принципы работы которых были предложены Циолковским более века назад, требуют дальнейшего совершенствования, утверждают ученые.

В чем причина неудачных запусков космических ракет? Что происходит в камерах сгорания жидкостных ракетных двигателей на наноуровне? Отдел нанотехнологий «Центра Келдыша» ищет ответы на эти вопросы.

Современные жидкостные ракетные двигатели, принципы работы которых были предложены Циолковским более века назад, требуют дальнейшего совершенствования. Время их работы во многом ограничивает агрессивное воздействие продуктов сгорания ракетного топлива на материал камеры сгорания. Теплозащитное покрытие и стенки камеры сгорания двигателя при этом могут разрушаться. Какие физические и химические процессы протекают в камере сгорания и что происходит с материалом на атомарном и нано- уровнях? На эти вопросы пытались ответить сотрудники ФГУП «Центр Келдыша», в котором два года назад был основан отдел нанотехнологий.

 

«Мы рассматривали процессы взаимодействия продуктов сгорания (керосина и кислорода) с теплозащитным хромоникелевым гальваническим покрытием и медной стенкой камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя в интервале температур от 600 до 1800 градусов Цельсия при давлениях от 80 до 160 атмосфер», – рассказывает сотрудник отдела нанотехнологий ФГУП «Центр Келдыша» Леонид Агуреев.

В камере сгорания ракетного двигателя происходит несколько физических и химических процессов. Сначала продукты сгорания проникают к стенкам камеры сгорания, происходит процесс физической адсорбции (при котором твердое вещество поглощает газ). Затем на поверхности стенок начинаются химические взаимодействия, хемосорбция (поглощение с образованием химических соединений), сублимация (переход твердого вещества в газообразное) и испарение. Продукты сгорания проникают внутрь теплозащитного покрытия и стенок камеры сгорания, вступая в химические взаимодействия.

Так, реакции с водородом в камере сгорания приводят к хрупкости металлов в результате проникновения его в покрытие и образования гидридов. Действительно, водород вступает в химическое взаимодействие с различными элементами и фазами в металлах и сплавах и проникает в микрополости, поры и микротрещины на поверхности камеры сгорания. Водород растворяется в кристаллической решетке металла в атомарном состоянии. Происходит хемосорбция, и хром, никель и медь образуют с водородом совершенные растворы. С ростом температуры количество адсорбированного водорода увеличивается.

Другая причина разрушения стенок камеры сгорания двигателя – взаимодействие с углеродом, который образуется из оксида углерода на металлическом покрытии. Образующийся сажистый углерод может самоорганизовываться в нановолокна. На хромовом покрытии концентрация углерода может оплавляться, после чего возникает трещина. В некоторых случаях на внутренней стенке камеры сгорания образуются углеродные волокна – на катализаторах (никель, медь), дефектах поверхности, трещинах, включениях, очагах газовой коррозии и отдельных частицах. Углеродные наноструктуры могут отрываться под действием газового потока, унося частицы металлического покрытия. Теплозащитное покрытие может также разрушать кислород, окисляющий медь и хром с появлением эрозии. То есть, при высоких температурах элементы газового потока – углерод и кислород – взаимодействуют с теплозащитным покрытием и стенками камеры сгорания, что также приводит к охрупчиванию хромового слоя за счет образования оксидов и карбидов, а также углеродных нановолокон.

Кроме того отрицательную роль играют перепады температуры. Они способствуют развитию термических напряжений в покрытии, которые возникают из-за деформации поверхности стенки при нагреве или увеличении давления.

Образование трещин и эрозия покрытия могут возникать при частичном испарении металлов (сублимации). Никель, например, заметно испаряется при тысяче градусов Цельсия.

Такие исследования помогут выявить причины неудачных запусков космических аппаратов, а разработка новых наноматериалов с нужными свойствами позволит избежать многих недостатков в современных жидкостных ракетных двигателях и устранить недостатки в двигателях для будущих космических миссий, считают исследователи.

Источник: http://www.nanojournal.ru/events.aspx?cat_id=224&d_no=2771

Корреляционная микроскопия для био-медицинских исследований

Вы ищите эффективный способ совместить изображения и аналитические методы световой и электронной микроскопии? Компания Carl Zeiss представляет новое решение в концепции Shuttle & Find – это Корреляционная световая и электронная микроскопия для био-медицинских исследований (науке о жизни)

Впервые комплексная система позволяет соединить световую и электронную микроскопию.

Shuttle & Find дает пользователям возможность находить интересующие области исследуемого образца с помощью электронного микроскопа, которые были ранее изучены и зафиксированы на световом микроскопе, и наоборот. Весь процесс занимает всего несколько секунд. Это открывает совершенно новые возможности в микроскопии: быстрые и точные наложения изображения в электронном и световом микроскопах, увеличение деталей с высоким разрешением, и также слияние функциональной и структурной информации.

Ключевыми элементами Shuttle & Find для корреляционной световой и электронной микроскопии (CLEM), являются:
  • Переносимый высокоточный держатель образцов, что дает возможность точного перемещения образца между световым и электронным микроскопами
  • Программный модуль, который контролирует все функции световых и электронных микроскопов, Он необходим для выделения выбранной области исследования и его последующего изучения

Модуль Shuttle & Find может быть установлен на все световые микроскопы от Carl Zeiss, которые могут быть укомплектованы моторизованным предметным столиком, (SteREO Discovery, Axio Scope, Axio Imager, Axio Examiner, Axio Observer) со всеми сканирующими электронными микроскопами типа EVO, SIGMA и более высокого класса, как ULTRA, MERLIN, а также с CrossBeam (FIB-SEM) система AURIGA.

Д-р Ульрих Симон (Dr. Ulrich Simon), президент и исполнительный директор Carl Zeiss MicroImaging GmbH:

«После успешного запуска Shuttle & Find для науки о материалах, мы делаем следующий шаг и представляем решение в области корреляционной микроскопии для ученых – биологов. Являясь единственным мировым производителем оборудования, который изготовляет и оптические, и электронные микроскопы различного класса и областей применения, Carl Zeiss создал уникальное решение для соединения микро-и нано миров».

По его словам одного из научных партнеров, которые участвовали в разработке интерфейса д-р Роджер Вэпф (Dr. Roger Wepf), директор EMEZ центра электронной микроскопии при ETH в Цюрихе:

«Эта система действительно очень полезна. Shuttle & Find экономит время на поиск идентичных областей исследования в световой и электронной микроскопии. Корреляционная микроскопия действительно работает и сейчас уже показывает хорошие результаты, хотя еще есть некоторые вопросы, касающиеся подготовки образцов».

Световая и электронная микроскопия – две высокоразвитые технологии, которые идеально дополняют друг друга. Благодаря тому, что удалось их объединить, сейчас открываются совершенно новые горизонты для реализации новых идей и повышения производительности исследований.

В био-медицинских исследованиях все больший интерес уделяется изучению взаимосвязей между структурными и функциональными характеристиками. Анализ образцов с помощью корреляционной микроскопии, которая позволяет объединять флуоресцентные изображения и изображения, сделанные на сканирующем электронном микроскопе, что открывает новые уникальные возможности.

Источники:
1. http://optec.zeiss.ru
2. http://www.nanonewsnet.ru/news/2010/korrelyatsionnaya-mikroskopiya-dlya-bio-meditsinskikh-issledovanii
Нанопровода расщепляют воду
 

Image

Химики из США сделали очередной шаг к разработке систем, позволяющих преобразовывать солнечную энергию в химическую – они разработали нанопровода, которые могут расщеплять воду на кислород и водород.

Чтобы получить энергию достаточно воды, солнечного света и нанопроводов. (Рисунок из Chem. Sci., 2010, DOI: 10.1039/c0sc00321b)

Доступность таких ресурсов как вода и солнечный свет привела к тому, что природа использует эти ресурсы для запасания энергии в ходе процесса фотосинтеза. Несмотря на то, что созданию процессов искусственного фотосинтеза посвящены интенсивные исследования многих исследовательских групп по всему миру, системы, которые могли бы сравниться по эффективности с природным фотосинтезом, пока еще не разработаны. В качестве одного из способов расщепления воды могут использоваться электроды из оксида титана, однако они отличаются низкой эффективностью конверсии и поглощают только ультрафиолет.

Хонгкун Парк (Hongkun Park) из Гарварда синтезировал нанопровода из TiO2 с большой площадью поверхности, провел их осаждение на электродах и обнаружил, что образование химических связей, объединяющих нанопровода, позволяет увеличить их оптическую плотность, что позволяет новым системам абсорбировать больше света. Уже только такая модификация позволяет увеличить эффективность преобразования солнечной энергии в два раза по сравнению с ранее существовавшими электродами из TiO2 – При облучении измеренная степень конверсии солнечной энергии составляла 1.05%.

Легирование сети из нанопроводов наночастицами золота или серебра позволяет увеличить эффективность преобразования солнечной энергии в химическую еще в большей степени. В этом случае за счет того, что система получает способность разлагать воду под воздействием видимого света производительность системы увеличивается в 10 раз.

Парк отмечает, что результаты, полученные в его исследовательской группы, демонстрируют возможность увеличения производительности материала для фотоконверсии за счет использования нанотехнологий, предполагая, что разработанный в его группе подход может быть расширен на другие материалы, использующиеся в настоящее время для расщепления воды.

Стив Данн (Steve Dunn), специалист по химии материалов из Университета Королевы Марии (Лондон) отмечает, что работа представляет собой особый интерес прежде всего как демонстрацией того, что морфологические изменения, связанные с переходу от традиционных порошкообразных электродов из оксида титана к наностержневой конфигурации приводят к значительному увеличению производительности системы. Преимущества оксида титана по сравнению с другими существующими системами заключаются в том, что он отличается высокой фотостабильностью, его химические свойства хорошо известны, стоимость его невелика, TiO2 не токсичен.

В ближайших планах исследовательской группы Парка изучить фотоинициируемый электролиз воды в присутствии оксидов других металлов, а также изучение возможности увеличения эффективности этих систем при создании из них подобных сетей, созданных из нанопроводов.

Источники:

1. Chem. Sci., 2010, DOI: 10.1039/c0sc00321b
2. http://www.chemport.ru/datenews.php?news=2224

Нанолитография

Image

Ученые из Технологического института Джорджии разработали метод нанолитографии, способный создавать печатные схемы высокого разрешения с печатью как минимум тремя химическими «красками» со скоростью вплоть до миллиметра в секунду. Печать схем можно запрограммировать заранее на любую желаемую форму; они достаточно стабильны, могут храниться на протяжении недель и затем использоваться где угодно.

Используя сканирующий атомно-силовой микроскоп, ученые нагревают тонкий кремниевый наконечник и передвигают его над тонкой полимерной пленкой. Тепло от микроскопа вызывает местную химическую реакцию на поверхности пленки. Реакция меняет химическую активность пленки, и та из химически инертной поверхности превращается в активную, способную выборочным образом прикреплять наносимые на нее молекулы, что и происходит при погружении в соответствующий раствор. Печать в несколько «красок» получается поочередным вычерчиванием нужных нанорисунков на пленке и ее погружением в разные растворы.

Впервые эта же исследовательская группа предложила метод термохимической нанолитографии (ТХНЛ) еще в 2007 г.; теперь, будучи существенно доработанным, он может стать исключительно полезным инструментом.

Журнал "Российские нанотехнологии" № 1-2 2010 год.

Биостекло

Image

Исследователи из университетов Виго и Рутгера в США и Имперского колледжа Лондона разработали метод получения нановолокон стекла, названный «лазерным прядением». Ученым впервые удалось получить нановолокна биостекла, используемого для восстановления костных тканей.

В этой технологии используют высокоэнергетический лазер, с помощью которого плавится небольшое количество исходного материала. В результате получают ультратонкую нить, которая растягивается и охлаждается мощным газовым потоком. Лазерное прядение делает материал мягким, сплошным, придает ему нанометрическую структуру, которая способствует образованию и размножению костных клеток.

Журнал "Российские нанотехнологии" № 1-2 2010 год.

Детекция молекул

Image

Исследователи Йельского университета изготовили кантилеверы, толщина которых сравнима с длиной волны видимого света. Их применение в современной фотонике поможет обойтись без электрических преобразователей и дорогих лазерных установок.

Кантилеверы – основной тип чувствительных механических элементов в наноэлектромеханических системах. Они представляют собой тонкие волоски, прикрепленные одним концом к поверхности субстрата. При контакте молекулы с кантилевером последний изгибается. Как показали ученые Йельского университета, изменения механического состояния кантилевера можно регистрировать, калибровать, и таким образом использовать кантилевер в качестве детектора одиночных молекул. Ученые научились определять изменения в положении кантилевера величиной всего 0.0001 А (одна десятитысячная диаметра атома водорода) с помощью особой структуры, способной проводить световые волны вдоль кантилевера.

Журнал "Российские нанотехнологии" № 1-2 2010 год.

Нанопроволока

Image

Ученым из Школы техники и прикладных наук им. Генри Сэмюэли при Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе (UCLA), Университета Пёрдью, штат Индиана, США и компании IBM удалось вырастить полупроводящие кремниево-германиевые нанопроволоки, которые в перспективе можно использовать для создания транзисторов нового поколения.

Группа получила нанопроволоки из слоев кремния и германия – без каких-либо дефектов и с очень четкой атомарной границей между слоями разных веществ, порядка одного атома. Это значительно улучшило электронные свойства нанопроволок.

Кремниево-германиевые наноструктуры найдут также применение как термоэлектрические материалы, способные преобразовать тепло в электричество.

Журнал "Российские нанотехнологии" № 1-2 2010 год.

+ Конференции, симпозиумы
2-я ежегодная научно-техническая конференция Нанотехнологического общества России

14-15 октября 2010 года пройдет 2-я ежегодная научно-техническая конференция Нанотехнологического общества России при поддержке РНЦ «Курчатовский институт». Председатель Организационного комитета Конференции – Нарайкин Олег Степанович (РНЦ КИ), вице-президент НОР, Председатель Программного комитета Конференции – Каблов Евгений Николаевич (ВИАМ), президент НОР.

Цель Конференции: Выполняя решение первой ежегодной конференции НОР о представлении отечественных достижений и передовых результатов в науке и технике, обсудить перспективы развития интеграционного проекта Курчатовского института по НБИК-технологиям и проанализировать, используя интеллектуальную площадку НОР, возможные рекомендации для его успешной реализации

Формат Конференции:

14 октября

- Открытие Конференции

- Пленарное заседание

15 октября

- Выступление представителей структурных подразделений НОР

- Круглый стол «Нанобиобезопасность»

- Молодежная сессия НОР

- Постерная сессия

- Технические туры на объекты РНЦ КИ

- Подведение итогов и закрытие Конференции

- Организационная сессия НОР

*По решению отдельных структурных подразделений НОР и Оргкомитета Конференции возможно проведение до 14 октября 2010 г. предварительных заседаний с заранее подготовленными сообщениями членов НОР.

*Принимаются доклады по тематике Конференции для размещения на стендах и постерной сессии.

*Требования к материалам: аннотацию доклада надо представить в программный комитет Конференции до 01 октября с.г. в электронном виде MS Word (общий объем – не более 2-х страниц формата А4); после решения о включении доклада в постерную сессию или в сборник материалов Программный комитет сообщит требования к предоставлению развернутого текста.

Финансовые условия:

  • Члены НОР освобождаютсяот уплаты регистрационного взноса
  • Регистрационный взнос для физических лиц составляет 1 тыс. руб.,
  • Для представителей юридических лиц – 5 тыс. руб.

Контакты, справки: Секретариат НОР – тел. 8-926-126-84-51, 8-985-922-00-72, е-mail: orgnanosociety@mail.ru

Вы получили это сообщение, потому что Вы подписаны на получение информации и от редколлегии журнала "Физикохимия поверхности и защита материалов" http://m-protect.ru. 2007-2010. Рассылка производится 1-2 раза в месяц.
В избранное