Измерена электропроводность приповерхностного слоя воды — Naked Science
7 минут
Сколтех
2

Измерена электропроводность приповерхностного слоя воды

4.3

Ученые Сколтеха в сотрудничестве с исследователями Штутгартского университета, Технологического института Карлсруэ и Российского квантового центра провели первые систематические экспериментальные измерения электропроводности приповерхностного слоя воды и получили новые данные, существенно расширяющие имеющиеся знания о чистой воде вблизи границы раздела сред.

Измерена электропроводность приповерхностного слоя воды / ©2d.by

Результаты исследования опубликованы в ведущем профильном журнале Journal of Physical Chemistry Letters. Знания о приповерхностном слое воды используются повсеместно. От его свойств зависит работа биологических систем, эффективность электрохимических устройств, технологий хранения пищевых продуктов, климатические процессы и многие другие явления.

Прямые измерения физико-химических характеристик приповерхностного слоя воды – крайне трудоемкая задача, поэтому для полного понимания ее особенностей и свойств предстоит провести еще немало исследований.

Результаты, полученные учеными из Центра энергетических технологий Сколтеха в сотрудничестве с немецкими исследователями, дают новое, более детальное представление о поведении сложных жидкостей. Обнаруженные электрические свойства приповерхностного слоя воды повлияют на дальнейшее развитие электрохимических систем генерации и хранения электроэнергии.

«Мы создали из наночастиц алмаза керамический материал с открытой пористой структурой и заполнили его водой. Постепенно уменьшая размер пор с 500 нм до 5 нм, мы увеличили объемную долю поверхностного слоя воды по отношению к остальному объему воды в порах до максимального значения, при котором отмечалась аномально высокая протонная проводимость на постоянном токе, на пять порядков превышающая проводимость объемной воды.

Экспериментальная установка / ©Пресс-служба Сколтеха

По нашим расчетам, необычайно высокий уровень проводимости является собственным свойством приповерхностного слоя воды, поскольку мы показываем, что химические свойства поверхности существенного влияния на протонную проводимость не оказывают», – объяснил старший научный сотрудник Сколтеха Василий Артёмов из научной группы профессора Хенни Уэрдана.

«Проблема изучения свойств приповерхностного слоя воды представляет огромный интерес для широкого круга специалистов, включая физиков, электрохимиков, климатологов, геологов, биологов и так далее. Мы ожидаем, что представленные нами результаты будут иметь ценность для многих областей науки и техники, например, электрохимических энергетических систем, разделительных мембранных технологий и нанофлюидики», – отметил Хенни Уэрдан.

Пористые наноалмазные гранулы для диэлектрического исследования воды на наноуровне. А) Гранулы толщиной 1 мм и диаметром 5 мм, сформированные из порошков различных размеров зерна наноалмазов. B) Увеличенные оптические фотографии частей гранул / ©pubs.acs.org

Исследование проводилось в сотрудничестве со специалистами двух немецких университетов (Штутгартский университет и Технологический институт Карлсруэ) под руководством доктора Василия Артёмова, который работает в Сколтехе в составе исследовательской группы профессора Хенни Уэрдана с ноября 2018 года.

Благодаря активной поддержке со стороны института, профессора Уэрдана и доктора Артёмова, удалось в короткие сроки не только спроектировать и создать в Центре энергетических технологий Сколтеха лабораторный комплекс для исследования диэлектрических свойств материалов, но и получить научные результаты мирового уровня. В настоящее время лабораторный комплекс используют российские и иностранные студенты, выполняющие небольшие исследовательские проекты в рамках программы Global Campus.

Новый лабораторный комплекс позволяет выполнять проекты в областях физической химии, материаловедения и биологии, а также на стыке этих наук. Профессор Уэрдан и доктор Артёмов нацелены на дальнейшее развитие направления широкополосной диэлектрической спектроскопии материалов. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сколковский институт науки и технологий — негосударственный технологический университет, расположенный в инновационном центре Сколково. Институт был создан в 2011 году при поддержке Массачусетского технологического института. Модель института предусматривает тесную интеграцию технологического образования, исследовательской работы и предпринимательских навыков. Институт ведёт обучение по программам магистратуры и PhD, рабочий язык — английский.
Вчера, 21:38
5 минут
Мария Азарова

Разработчики российского препарата решили пересчитать данные о его эффективности с учетом вакцинации 3,8 миллиона россиян с 5 декабря 2020-го по 31 марта 2021 года.

Вчера, 17:11
9 минут
Александр Березин

Судя по отсутствию человека на водительском сиденье, машиной управлял автопилот. В теории он отслеживает наличие человека за рулем и без него не едет. Но на практике человек всегда может обмануть компьютер. Неспособность компьютера контролировать человека в описываемом случае привела к печальным последствиям. Несмотря на это, по последним данным, автопилот Tesla снижает риск попасть в аварию в девять раз. Впрочем, с одним нюансом.

Вчера, 20:20
7 минут
Василий Парфенов

Американское Бюро мелиорации опубликовало двухлетний прогноз гидрологической ситуации в бассейне реки Колорадо. Судя по имеющимся данным, в этом году она получит невероятно малое количество воды от стока с гор и осадков. Соответствующие органы власти и инфраструктурные организации готовятся к тому, чтобы впервые в истории Соединенных Штатов объявить декларацию о дефиците воды на федеральном уровне.

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

16 апреля
8 минут
Александр Березин

Исследователь из Гарварда проанализировал вероятность полного оледенения всей поверхности — включая экватор — для планет земного типа. Оказалось, это частый сценарий. И он может быть причиной уничтожения всей сложной жизни. Работа показывает неожиданную уязвимость нашей планеты для такого хода событий. По расчетам, в последние 20 тысяч лет Земля прошла буквально в нескольких градусах от полного и постоянного оледенения, исключающего выживание крупных наземных многоклеточных.

Позавчера, 21:00
7 минут
Василий Парфенов

Уже этой осенью в путешествие отправится крупнейший из созданных человеком космических телескопов — JWST. Он не только сменит на «посту» стремительно устаревающего «Хаббла», но и существенно раздвинет границы нашего понимания Вселенной. Американские астрономы с помощью моделирования показали, насколько быстро этот научный инструмент сможет обнаружить биосигнатуры в атмосферах планет у других звезд.

25 марта
36 минут
Александр Березин

Улыбающийся мультимиллиардер планирует понять, насколько эффективно мел в стратосфере защищает планету от солнечного света, и если результат хорош, распылить его там в гигантских количествах. Потенциально это результативная задумка: ученые давно показали, что так можно добиться полного покрытия Земли устойчивыми льдами — вплоть до экватора. Увы, идея Гейтса — плагиат, причем не лучший. Советский исследователь предложил похожее полвека назад с более эффективной серой. Интереснее другое: подобные мероприятия один раз едва не уничтожили человечество. Разбираемся в деталях, а также в том, грозит ли нам повторение.

31 марта
51 минута
Александр Березин

Самый зловещий оружейный проект всех времен и народов — термоядерная торпеда, предназначенная для радиационного поражения огромных площадей и создания искусственного цунами. Никогда до этого ни одна страна даже не заявляла о намерении сделать нечто настолько опасное для живых существ. Поэтому российский проект «Посейдон», обещающий именно это, вызывает бурю эмоций. Однако тщательный технический анализ показывает: в реальности он будет совсем не таким, как об этом пишут в СМИ. Даже если он предназначен для радиационного поражения обширных площадей, оно не будет долгим. А уже через год «омытые» им районы будут абсолютно безопасны. Тем не менее новая система действительно изменит стратегический баланс на планете — но не так, как все думают. Попробуем разобраться в ситуации подробнее.

26 марта
12 минут
Василий Парфенов

Похоже, история с американскими военными и «неопознанными воздушными феноменами» только набирает обороты. Новое расследование раскрыло многократные встречи нескольких кораблей Военно-морского флота Соединенных Штатов с аномально ведущими себя летательными аппаратами. Причем происходило это вне пределов досягаемости для любого коммерческого дрона или иного известного компактного БПЛА.

[miniorange_social_login]

Комментарии

2 Комментария

07.05.2020
-
0
+
"аномально высокая протонная проводимость на постоянном токе, на пять порядков превышающая проводимость объемной воды".?? Интересно, как ЭП измеряли на постоянном токе: какой метод? результаты впечатляют - ЭП морской воды 35 промилле = ЭП металла??
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: