Российские физики освоили экспресс-диагностику лиозолей — Naked Science
20.04.2017
6 минут
Редакция

Российские физики освоили экспресс-диагностику лиозолей

Исследователи из Московского физико-технического института (МФТИ) разработали установку, которая измеряет степень слипания и размеры нанообъектов в коллоидных растворах посредством ультразвука.

nanotrubki_2

Углеродные нанотрубки — свернутые в цилиндр графеновые плоскости длиной до нескольких сантиметров и диаметром от одного до нескольких десятков нанометров. Такие структуры обладают рядом уникальных физических свойств, например высокими теплопроводностью, электропроводностью и прочностью, и в некоторых отраслях используются в виде коллоидных растворов — как промежуточный элемент технического процесса, в частности осаждения на подложку, или в целях повышения электроемкости аккумуляторов. При этом конечные характеристики и качество раствора непосредственно связаны с размером нанотрубок и тем, насколько равномерно они распределены. В рамках контроля этих параметров обычно используются методы микроскопии, однако для этого раствор требуется подготовить: высушить или разбавить, что не подходит для экспресс-диагностики.

 

В новой работе российские ученые описали технологию, которая предусматривает измерение нанотрубок путем ультразвуковой спектрометрии. Авторы пропускали через раствор ультразвуковые волны различной частоты, которые при этом рассеивались на взвешенных частицах. В результате группа получала спектр затухания — связь между коэффициентом затухания и частотой. Ранее этот метод использовался для измерения частиц сферической формы, однако в данном эксперименте исследователи работали с объектами, соотношения длин к диаметру которых составляли несколько сотен. Для того, чтобы определить длину и диаметр нанотрубок отдельно, спектры затухания фиксировали в разных состояниях: упорядоченном и хаотичном (обычном).

 

Схема экспериментальной установки / ©Victor V. Ivanov et al., Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2017

 

Описанный подход авторы воплотили в установке, которая представляет собой резиновый контур с циркулирующим изучаемым раствором. В месте расположения акустического датчика диаметр трубы контура сужается, что позволяет достичь ускорения нанотрубок в растворе и их ориентирования в направлении сужения. Благодаря эластичности материала, из которого была изготовлена труба, исследователи смогли подобрать оптимальную ширину сужения, обеспечивающую максимально параллельную ориентацию структур, путем изменения ее диаметра. Помимо датчика в месте сужения ученые также установили на обратной стороне трубы ультразвуковой излучатель.

 

При параллельной ориентации нанотрубок спектр затухания зависел только от диаметра частиц. Оценив величину диаметра и сопоставив спектры затухания ориентированных и хаотичных частиц, физики определили длину нанотрубок. Затем полученные данные сравнили с показателями атомно-силового и просвечивающего электронного микроскопов. Согласно результатам, в двух растворах из трех измерения установки отличались от оценок микроскопии незначительно. По словам руководителя исследовательской группы Виктора Иванова, предложенный метод может использоваться и для других наночастиц с крупным соотношением диаметра и длины, например графеновых нанодисков.

 

Подробности работы опубликованы в журнале Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects.

 

Ранее специалисты МФТИ представили способ, который позволяет предотвратить перегрев активных плазменных компонентов в перспективных оптоэлектронных микропроцессорах.

Вчера, 14:50
3 минуты
Денис Гордеев

Меняющаяся структура глобального рынка автомобилей приведет к массовым сокращениям.

Вчера, 17:55
6 минут
Полина Гершберг

Благодаря принятию Монреальского протокола в 1989 году прогноз по среднегодовой температуре на 2050-й улучшился на 1 °C.

Вчера, 18:58
37 минут
Александр Березин

Поток новостей показывает каждое научное открытие как необычно важное, отчего бывает сложно выделить самые значимые. Вот наша версия десятки самых выдающихся научных достижений года. Расскажем о них поподробнее.

Вчера, 14:50
3 минуты
Денис Гордеев

Меняющаяся структура глобального рынка автомобилей приведет к массовым сокращениям.

7 декабря
4 минуты
Илья Ведмеденко

Эксперты измерили радиолокационную заметность нового шведского корвета типа «Висбю»: она оказалась чрезвычайно малой.

4 декабря
39 минут
Александр Березин

В 2017 году от рака умерло 9,6 миллиона человек, и с каждым годом эта цифра будет расти. Есть ли способы остановить наступление этой болезни на человеческие жизни?

15 ноября
6 минут
Никита Шевцов

Ученые впервые воспроизвели в реальности парадокс друга Вигнера. В результате физики выяснили, что квантовые явления субъективны: каждый наблюдатель может иметь свои альтернативные факты насчет них, и все они будут правдивы.

4 декабря
39 минут
Александр Березин

В 2017 году от рака умерло 9,6 миллиона человек, и с каждым годом эта цифра будет расти. Есть ли способы остановить наступление этой болезни на человеческие жизни?

18 ноября
4 минуты
Сергей Васильев

Накопление эпигенетических модификаций ДНК позволило провести параллели между возрастом собак и людей и найти новую формулу для пересчета одного в другой.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: