07.05.2020
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.
13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

Позавчера, 15:57
Илья Ведмеденко

В Сеть выложили новые изображения мощнейшего в истории Китая авианосца, который находится на заключительной стадии строительства. Кроме того, художник детально изобразил авиагруппу, состоящую из перспективных истребителей пятого поколения.

12 часов назад
Ольга Иванова

Международная группа ученых пришла к выводу, что употребление жирных кислот, содержащихся в орехах, семенах, сое и растительном масле, снижает риск смерти от всех причин, в том числе от сердечно-сосудистых заболеваний.

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

12 октября
Алиса Гаджиева

Две тысячи лет назад многие сооружения строили лучше, чем сегодня.

12 октября
Елена Синицкая

Управление древностей Израиля обнародовало итоги раскопок огромного винодельческого комплекса. На нем в византийское и раннеисламское время делали виноградное вино, которым снабжали многие страны Средиземноморья.

27 сентября
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

22 сентября
Илья Ведмеденко

Видео демонстрирует концепцию, известную как Rapid Dragon. Крылатые ракеты сбросили из самолетов C-17 и EC-130: предполагается, что это позволит повысить ударную мощь США.

24 сентября
Василий Парфенов

Недавно основанный стартап Success Rockets объявил о первых полноценных летных испытаниях своей суборбитальной ракеты Nebo 25. Запуск пройдет в ноябре, его цель — установить новый национальный рекорд по высоте полета среди частных компаний.

[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?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: