Российские ученые выяснили, как лучше хранить оксид графена
Ученые из Сколтеха, МФТИ, Института биохимической физики имени Н. М. Эмануэля РАН и других научных организаций провели исследование, чтобы выяснить, в каких условиях лучше всего хранить оксид графена — перспективный материал, который можно использовать при изготовлении композитных материалов, газовых сенсоров и во многих других областях. Результаты показали, что самые оптимальные условия для оксида графена, в которых его свойства не будут меняться, — низкие температуры и отсутствие света.
Работа опубликована в журнале Surfaces and Interfaces. Графен обладает уникальными свойствами и широко используется в электронике, накопителях энергии и оптоэлектронике. Однако получить чистый графен в больших количествах непросто и дорого, поэтому его заменяют производными соединениями — например, оксидом графена (GO). Ему присущи высокое электрическое сопротивление, низкая теплопроводность и высокая растворимость. Широкое применение в промышленности оксид графена пока не получил из-за своей химической неоднородности, нарушений структуры, которые появляются из-за агрессивной химической среды при синтезе оксида, а также естественного износа материала под воздействием окружающей среды.
«Структура оксида графена при его изготовлении химическими методами очень сложно воспроизводима — она будет всегда разной. И спустя время она начинает деградировать, а у самого оксида графена меняются свойства. Если после изготовления отправить материал в другое место: в другой институт, другую страну, он придет совсем в другом состоянии. И даже когда пробирки будут просто стоять в лаборатории, свойства материала тоже будут меняться. Мы решили провести систематическое исследование того, в каких же условиях лучше всего хранить образцы», — рассказал Дмитрий Квашнин, соавтор работы, доктор физико-математических наук, доцент, ведущий научный сотрудник Института биохимической физики имени Н. М. Эмануэля РАН.
Команда ученых изготовила несколько партий оксида графена, идентичного с точки зрения химического состава и метода получения, и затем поместила их в разные условия: хранение при комнатной температуре и в холодильнике, а также под воздействием света и без него.
«На протяжении 150 дней мы наблюдали за изменением свойств приготовленных образцов: мы смотрели, как меняются спектры поглощения, спектры рентгеновского фотоэлектронного излучения, водородный показатель и вязкость суспензий. Анализ совокупности этих характеристик позволил нам расширить наше понимание процессов, протекающих на поверхности оксида графена, приводящих к структурным изменениям. Мы выяснили, что лучше всего оксид графена хранить в холоде и без воздействия света. Тогда не происходит восстановления, то есть удаления кислородсодержащих групп с поверхности оксида графена, и он не превращается обратно в графен. А при комнатной температуре и под воздействием света он восстанавливается быстрее, это видно даже по изменению цвета раствора — он темнеет», — рассказала первый автор работы Юлия Бондарева, научный сотрудник Центра технологий материалов Сколтеха.
«Чтобы понять, какие именно изменения могут происходить в структуре оксида графена и почему с течением времени он выпадает в осадок, мы воспользовались методами суперкомпьютерного атомистического моделирования. С помощью квантово-химических расчетов мы показали, что в наиболее стабильном состоянии кислородные группы на поверхности оксида графена стремятся объединиться в кластеры. Это отличается от основной массы используемых в литературе моделей, которые предполагают равномерное случайное распределение кислорода.
Показанная же нами кластеризация кислородных групп, с одной стороны, должна приводить к изменению оптических спектров, а с другой — к образованию чистых графеновых участков в тех областях, откуда кислород „мигрировал“. Поскольку графен крайне гидрофобный материал, такие участки будут стремиться слипнуться друг с другом, чтобы минимизировать контакт с водой. Это и приведет к выпадению осадка, наблюдаемого в эксперименте. О других совместных исследованиях можно прочитать в объединенном телеграм-канале лабораторий», — пояснил соавтор работы, заместитель заведующего лабораторией компьютерного дизайна материалов МФТИ, кандидат физико-математических наук Никита Орехов.
Результаты работы доказывают, что особое внимание нужно уделять условиям хранения материалов и исследовать их свойства на каждом этапе синтеза, отметили авторы. Работа выполнена при поддержке гранта РНФ.
Telegram 
Дзен 
VK Ребенок легче взрослого, быстрее осваивается в новой обстановке и обладает пластичной нервной системой — значит, невесомость он перенесет проще. Это рассуждение звучит убедительно ровно до тех пор, пока ребенка считают уменьшенной копией взрослого. На самом деле его скелет еще набирает прочность, мышцы учатся работать вместе с нервной системой, вестибулярный аппарат настраивает ощущение положения тела, а органы и ткани проходят этапы, которые нельзя повторить после завершения роста. Если в этот период убрать постоянную нагрузку земного притяжения, организм будет не только приспосабливаться к новой среде: он станет формироваться внутри нее. Каким получится результат, медицина сегодня не знает: длительных орбитальных исследований с участием несовершеннолетних не проводилось.
Иногда лучшая помощь природе — просто оставить ее в покое и не мешать. Британские экологи доказали, что заброшенная фермерская пашня способна без миллионных затрат и покупных семян превратиться в роскошный цветущий луг. Для этого потребовалось лишь 11 лет времени и обычный ежегодный покос травы.
Вода в реке может выглядеть абсолютно чистой и прозрачной, но настоящее «досье» на экологическое состояние региона часто скрыто не в ней, а под ней — в донных отложениях. Это своеобразный химический архив, который накапливает все, что попадало в водоем на протяжении десятилетий. Ученые Южного федерального университета взяли на себя труд расшифровать этот архив в глобальном масштабе: они собрали и систематизировали все современные научные данные о том, как токсичные продукты горения оседают на дне рек и озер по всему миру. Результат этой работы позволил впервые увидеть полную картину загрязнения пресноводных экосистем — от Нижнего Дона и сибирских арктических рек до Амазонки, Нила и Миссисипи.
Биологи провели молекулярный анализ тканей человеческого мозга и выяснили, что при тяжелой депрессии останавливается процесс образования новых нейронов. Открытие показало, что природа заболевания кроется не только в химическом дисбалансе нейромедиаторов, но и в физическом нарушении клеточного обновления гиппокампа.
Иногда лучшая помощь природе — просто оставить ее в покое и не мешать. Британские экологи доказали, что заброшенная фермерская пашня способна без миллионных затрат и покупных семян превратиться в роскошный цветущий луг. Для этого потребовалось лишь 11 лет времени и обычный ежегодный покос травы.
Приблизительно 130 миллионов лет назад, когда по земле бродили динозавры, какое-то млекопитающее пробежало по влажной песчаной дюне на территории современной южной части Бразилии. Размер оставленных этим древним существом следов поразил палеонтологов.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно