Текст уведомления здесь

Российские химики синтезировали железную МАХ-фазу

Ученым удалось впервые получить материал, проявляющий уникальные химические и магнитные свойства.
Добавить в закладки
Комментарии

Российские ученые синтезировали МАХ-фазу, содержащую атом железа. Такие материалы отличаются невероятным сочетанием свойств, зачастую объединяя в себе характерные особенности одновременно и металлов, и керамики. Их всестороннее исследование лишь начинается, а магнитная МАХ-фаза с железом получена впервые в мире. Об этом сообщает пресс-релиз университета НИТУ «МИСиС», поступивший в распоряжение редакции.

MAX-фаза — это новый, недавно предсказанный и экспериментально исследованный искусственный класс тугоплавких материалов. Теория и практика их получения развиваются со второй половины ХХ века. К этой группе относят карбиды и нитриды переходных металлов в соединении с одним из элементов IIIA или IVA подгруппы Периодической системы. Их можно описать общей формулой Mn+1AXn, где М — переходный металл, А — элемент IIIA или IVA подгруппы Периодической системы, Х — углерод или азот. Как правило, они образуют слоистую гексагональную кристаллическую решетку и демонстрируют необычные сочетания химических, физических и механических свойств.

МАХ-фазы могут быть великолепными электро- и теплопроводниками, обладать высокой химической и/или температурной стойкостью, низким коэффициентом теплового расширения и т.п. Все это привлекает к ним большое внимание специалистов, хотя исследование МАХ-фаз до сих пор остается лишь на ранних шагах: до сих пор не существует полного объяснения их свойств, хотя, например, показано, что магнитные свойства им придает наличие в молекулах поздних переходных металлов (М). При этом синтез таких МАХ-фаз остается одним из самых трудных.

Анне Позняк и ее коллегам из НИТУ «МИСиС» удалось синтезировать новое стабильное магнитное соединение этого класса, содержащее железо. «Получение МАХ-фаз с включением в их структуру железа стало возможным благодаря многократным попыткам синтеза материала при различных температурно-временных параметрах плазменно-искровым спеканием, с одновременным изучением фазового состава, структуры и определением предела растворимости, детальным анализом результатов эксперимента и выявлением кинетики процессов спекания в сложных карбидных системах», — пояснила Позняк пресс-службе НИТУ «МИСиС».

Ученым еще предстоит выяснить все свойства и возможности новых МАХ-фаз, однако уже сегодня ясно, что благодаря своим особым характеристикам они могут найти исключительно широкое применение в самых разных областях техники — от спинтроники и новых огнеупоров до создания двигательных систем следующего поколения.

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

«Ёжики» из «черного кремния» оказались лучшими усилителями рассеяния

Они найдут применение в передовых технологиях анализа и идентификации органических соединений.
Добавить в закладки
Комментарии

Ученые из Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) в сотрудничестве с коллегами из Российской академии наук (РАН) и Австралии нашли способ усовершенствовать технологию идентификации ряда молекул органических соединений. Как показали их эксперименты, использование в анализаторах на основе спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния (ГКР) подложек из «черного кремния» позволяет более точно и достоверно определять токсичные, взрывчатые, загрязняющие и другие опасные вещества. Соответствующая статья опубликована в Nanoscale.

В настоящее время для поиска следов различных органических веществ широко применяются устройства, использующие метод спектроскопии ГКР. Так называется спектроскопия на основе гигантского комбинационного рассеяния, усиленного поверхностностью (на английском обычно называется поверхностно-усиленное рамановское рассеяние света, SERS, Surface-Enhanced Raman Scattering).

Подложка играет ключевую роль в спектроскопии ГКР. Когда падающий свет попадает на поверхность, на ней возникают локализованные поверхностные плазмоны — коллективные колебания свободного электронного газа. Если частота таких колебаний приходит в резонанс с падающим излучением, возникает мощное усиление света. На приборе ГКР-спектроскопии усиление возникает тогда, когда свет достигает не изучаемой молекулы, а подложки, на которой она находится.

Поверхность подложки обычно выполняется неровной, чтобы возникающие колебания плазмонов были перпендикулярны ей, так как если они будут параллельны, то резонанса с фотонами падающего света не возникнет. Обычно подложки выполняют из металлов, чьи свойства добавляют в спектры излучений анализируемых молекул дополнительные линии (так происходит из-за типичного для металлов блеска от поверхностных плазмонов). Это искажает «сигналы» и снижает общую чувствительность метода ГКР-спектроскопии. [ ... ]

Читать полностью

Химики впервые победили победит

Они предсказали гораздо более твердый материал.
Добавить в закладки
Комментарии

Группа химиков из России и Китая под руководством Артема Оганова (МФТИ, Сколтех) предсказала структуру нового сверхтвердого материала — борида вольфрама, который можно будет применять в буровых технологиях, машиностроении и других областях, где требуется экстремальная твердость. По своим свойствам он превосходит применяемый ныне в обозначенных выше областях победит. Соответствующая статья опубликована в The Journal of Physical Chemistry Letters.

Высокотвердые вещества имеют множество важных областей применения: бурение скважин, машиностроение, металлообработка, военная промышленность, хирургия и многое другое. Наиболее твердый из них — алмаз, но в целом ряде случаев использовать его чересчур расточительно. Буровые головки для буровых установок уже много лет делают из победита (создан в 1929 году) — композита карбида вольфрама и кобальта, содержащего вкрапления синтетических алмазов. Более твердые материалы либо требуют высоких давлений при своем получении, либо имеют гораздо более низкую трещиностойкость, а значит, менее практичны в использовании.

Группа Артема Оганова с помощью созданного им эволюционного алгоритма USPEX предсказала новый материал, который можно синтезировать при обычном давлении, и при этом он близок по своим характеристикам к победиту. Уступая победиту по трещиностойкости на 20 процентов, борид вольфрама в то же время превосходит его по твердости сразу на 50 процентов. По методу Виккерса его твердость составляет 45 гигапаскалей.

Новый материал имеет формулу WB5 — соединение содержит по пять атомов бора на один атом вольфрама. Это ранее неизвестное вещество, которое, по расчетам, легко получить в нормальных условиях. Исследование было выполнено в рамках масштабного проекта компании «Газпром нефть», направленного на создание новых материалов для буровых технологий. [ ... ]

Читать полностью