Измерена электропроводность приповерхностного слоя воды — Naked Science
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, 14:06
Мария Азарова

Член Северо-Западной организации Федерации космонавтики России Александр Хохлов рассказал о проблемах, сопровождающих модуль «Наука» на пути к МКС, и объяснил, почему на долгожданную стыковку будет всего одна попытка.

Вчера, 15:26
Василий Парфенов

Компания Microsoft несколько лет назад намеревалась не изменять номер своей основной операционной системы для компьютеров — «десятка» должна была остаться с нами надолго. Однако очередное крупное обновление, по мнению маркетологов, очевидно, оказалось достойно новой цифры в названии ОС. Windows 11 принесет пользователям не только новые функции, улучшения безопасности и быстродействия, а также измененный дизайн, но и лишится некоторых привычных элементов. Хотя если кто-то и расстроится из-за этого, то скучать будет лишь по парочке из них.

Позавчера, 09:28
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

25 июля
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

Позавчера, 09:28
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[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?
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: