Текст уведомления здесь

Оксид меди и серебра поможет отыскать взрывчатку и наркотики

Российские ученые создали смешанный нанокомпозит, обладающий рядом удивительных свойств.
Добавить в закладки
Комментарии

Ученым из из Института катализа имени Г. К. Борескова Сибирского отделения РАН совместно с Лабораторией рентгеновской дифрактометрии Новосибирского государственного университета удалось получить смешанный оксид меди и серебра. Свойства нового композита настолько специфичны, что обещают ему широкое применение в производстве самых разных продуктов — от пластиковых бутылок до взрывчатки. Об этом сообщает сайт Сибирского отделения РАН.

Одна из наиболее важных отраслей, где применяются смешанные оксиды, — это каталитическая химия. Разные металлы различным образом создают соединения, содержащие кислород (оксиды). Если в одном соединении кислород связан сразу двумя металлами, его свойства резко отличаются, от тех, что можно наблюдать в обычных оксидах металлов (той же ржавчине). Например, такой кислород может значительно активнее реагировать с внешними соединениями, то есть быть куда более эффективным катализатором, в том числе при низких температурах.

Чем ниже температура того или иного массового технологического процесса, тем меньше затраты энергии на его поддержание. Например, на такой реакции, как окисление этилена, основано получение этиленгликоля, полиэтиленгликолей (из них делают антифризы, тормозные жидкости, моющие средства). Чем ниже температура и чем быстрее идут такие реакции, тем дешевле и конкурентоспособнее конечные продукты. А в их числе даже косметика, парфюмерия, ПЭТ-бутылки и ряд взрывчаток.

На первом этапе ученые изучили каталитические свойства обычного оксида CuO в его наноразмерном состоянии. Выяснилось, что в зависимости от размера «зерна» CuO каталитический эффект оксида меди заметно разнится. Крупные кристаллы хорошо окисляли только при температуре 150—200 градусов Цельсия, а наноразмерные частицы — уже при комнатной температуре. Более детальное исследование показало, что в наноразмерном оксиде меди соотношение атомов соответствовало формуле не CuO, а уже Cu4O3, благодаря чему кислород имел аномально высокую реакционную способность.

Далее химики ввели в оксид второй металл — серебро, заменив им одновалентную медь. Так был получен смешанный оксид серебра и меди Ag2Cu2O3. Его каталитические свойства оказались еще лучше, чем у медного, сравнимыми с современными катализаторами окислительного типа на базе палладия, платины или золота. Однако и серебро, и тем более медь намного дешевле этих благородных металлов.

Попутно выяснилось, что если нагревать Ag2Cu2O3, то выделяются наночастицы серебра размерами 5—15 нанометров. Причем происходило это только вдоль определенных направлений в кристалле. Из этого следует, что на основе таких двойных оксидов можно создавать ориентированные металл-оксидные наноструктуры и нанокомпозиты.

В теории нанокомпозит на основе смешанного оксида должен демонстрировать эффект гигантского комбинационного рассеяния света на адсорбированных молекулах. За счет этого спектральный сигнал может усиливаться в миллион и более раз. Данный эффект был бы весьма полезен при создании высокочувствительных аналитических методов поиска ничтожно малых концентраций разнообразных веществ — например, взрывчатки и наркотиков в аэропортах.

Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Московские химики создали новый метод синтеза наночастиц железа

С его помощью ученые смогли приблизить создание новых средств лечения онкологических заболеваний.
Добавить в закладки
Комментарии

Российские химики предложили новый способ получения магнитных наночастиц железа всего за один шаг. Дополнительным преимуществом подхода стала возможность контролировать размеры образующихся нанокластеров, меняя условия реакции. Инновационный метод стал результатом совместной работы специалистов сразу нескольких московских вузов, включая МГУ им. М.В. Ломоносова, НИТУ «МИСиС», РХТУ им. Менделеева и др. Их отчет публикует журнал Американского химического общества Langmuir.

Магнитные наночастицы оксида железа (магнетита) могут стать эффективным инструментом диагностики и лечения раковых заболеваний. Они способны обеспечить целенаправленную доставку препаратов в злокачественную опухоль или ее уничтожение гипертермией (нагреванием), а благодаря своим МРТ-контрастным свойствам — определить точные границы разрастания. Новая работа Александра Мажуги и его соавторов делает эти перспективы еще немного ближе.

Предложенный учеными метод позволяет получать железные наночастицы всего в один шаг, за счет термического разложения комплексов железа (III) в присутствии различных циклокарбоновых кислот. Молекулы кислоты адсорбируются (поглощаются) на поверхности кристаллов магнетита, влияя на их рост. Поэтому, варьируя вид кислоты и температурный режим, ученые смогли получить кластеры наночастиц различного размера и формы.

Авторы исследовали ключевые свойства таких нанокластеров с помощью термогравиметрии, трансмиссионной электронной микроскопии, рентгеновской кристаллографии, фурье-ИК-спектроскопии и томографии. В частности, показано, что полученные частицы способны послужить эффективным контрастным агентом для локализации опухоли с помощью МРТ. [ ... ]

Читать полностью

В Омске создали алгоритм самосборки наноструктур

С его помощью можно создать массовое промышленное нанотехнологическое производство.
Добавить в закладки
Комментарии

Ученые из Омского государственного технического университета разработали алгоритм, позволяющий предсказать, какие наноструктуры могут самостоятельно собираться из заранее определенных молекул конкретных веществ. Это позволит «программировать» самосборку необходимых наноструктур в промышленных масштабах. Соответствующая статья опубликована в Physical Review B. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ) .

Наноструктуры имеют массу интересных особенностей, отсутствующих у более крупных микроструктур. Из них можно делать новую особо компактную и производительную электронику, эффективные катализаторы, средства для адресной доставки лекарств и многое другое. Однако создание наноструктур посредством управляемых манипуляций неизбежно делает их достаточно дорогими. Наиболее рентабельным способом их производства могла бы стать самосборка необходимых наноструктур за счет межмолекулярного и межатомного притяжения между их «кирпичиками».

Для этого необходимо рассчитать, какие атомы и молекулы вероятнее всего образуют «нанокомки». Вычислив необходимые составные элементы, их можно «скормить» производственной установке и получить на выходе массовые и дешевые наночастицы и наноструктуры. Типичным примером такого рода самособирающихся структур — своего рода идеалом для нанотехнологий — является ДНК. Это очень сложная конструкция, но она собирается весьма точно за счет самоорганизующихся процессов. Новый алгоритм ученых из ОмГТУ моделирует подобные процессы самосборки (впрочем, пока гораздо проще, чем в ДНК), что позволяет отказаться от крайне сложных, продолжительных и дорогих натурных экспериментов.

В основе разработки — моделирование поведения димерных молекул на подложке, имеющей сотовую структуру. Типичным примером такой подложки является графен. Димеры — это молекулы, состоящие из двух одинаковых элементов, которыми могут быть как атомы, так и радикалы или группы. Все димеры имеют «ось» — связь, соединяющую два элемента, из-за чего в упрощенных моделях их уподобляют гантеле. [ ... ]

Читать полностью

Российские ученые предложили сделать наноалюминий из металлического стекла

Нанометаллы пригодятся в ракетостроении и создании принципиально новых композитов.
Добавить в закладки
Комментарии

Ученые из НИТУ «МИСиС» и Университета Тохоку (Япония) изучили металлическое стекло и обнаружили совершенно неожиданный эффект. С его помощью можно быстро и недорого получать сферические однотипные наночастицы алюминия. Соответствующая статья опубликована в Intermetallics

Металлическим стеклом называют вещества, которые при обычных условиях, остывая, образуют кристаллические решетки, похожие на те, из которых состоят металлы. Однако, если их охладить максимально резко, молекулы в таких материалах застывают неупорядоченно и нормальные кристаллические решетки не возникают. Благодаря этому такие материалы перспективны для ряда отраслей, но в то же время имеют ненормально высокую хрупкость (в ряде случаев близкую к обычному стеклу). Вдобавок действительно быстрое охлаждение металлов и их сплавов требует экзотических производственных методов, например осаждения из газовой фазы (для чего нужно вначале эти металлы испарить, а потом осаждать в вакуумной камере) или даже распыления в охлаждающей среде с помощью взрыва. Поэтому пока такие материалы дороги.

Российские исследователи изучили, как меняются свойства металлического стекла с составом Al85Y8Ni5Co2. Неожиданно они обнаружили, что если этот сплав нагревать с разной скоростью, то свойства получающихся металлических стекол с формально одним и тем же химическим составом будут разными. Связано это, вероятно, с тем, что хаотичность структуры таких металлических сплавов слегка отличается в зависимости от температуры. У неожиданного наблюдения оказались значимые практические следствия.

Если материал нагревать быстро, то из-за скоростной кристаллизации в нем возникают наночастицы сферической формы из практически чистого алюминия, размер их около 10 нанометров в диаметре. Получающийся сплав хотя и тверд, но хрупок, и поэтому его легко разбить. В норме с хрупкостью металлических стекол борются, но в данном случае это скорее преимущество. Кроме того, нужный по скорости нагрев достигается в рамках стандартных методов металлургии: после отливки материал нужно лишь подвергнуть обычной термической обработке, и он тут же насыщается наночастицами алюминия. [ ... ]

Читать полностью