Физики научились контролировать рост наночастиц
Ученые Южного федерального университета научились управлять ростом светящихся наночастиц так, чтобы заранее задавать их свойства. Такие материалы могут пригодиться в фотонике, биомедицине и других технологиях, где важно точно контролировать, как вещество ведет себя под воздействием света.
Представьте, что ученые собирают материал как конструктор, где свойства можно «заказать»: сделать частицы меньше или больше. Конечно, на наноуровне это работает не так просто: иногда разница всего в несколько нанометров полностью меняет поведение вещества. Ученые Южного федерального университета разработали метод контролируемого синтеза люминесцентных наночастиц фторида лантана, легированных редкоземельными элементами. Проще говоря, исследователи научились выращивать светящиеся наночастицы с заранее заданными характеристиками и управлять их свойствами прямо в процессе синтеза. В результате удалось получить однородные гексагональные нанопризмы размером от трех до 100 нанометров и научиться менять их параметры через условия получения материала. Результаты исследования опубликованы в журнале Materials Today Nano.
По словам исследователей, такие материалы особенно перспективны для биомедицины, сенсоров, сцинтилляционных детекторов и фотонных устройств. Например, наночастицы размером 10–30 нанометров могут использоваться как люминесцентные маркеры или наносцинтилляторы для регистрации рентгеновского излучения.
Но получить наночастицы заданного размера –– сложная задача. Они крайне чувствительны даже к мельчайшим изменениям условий.
«Даже небольшие изменения температуры, концентрации реагентов или скорости их добавления существенно влияют на скорость роста и могут вызвать «взрывную» нуклеацию новых частиц вместо равномерного роста, существующих», –– рассказал Олег Положенцев.
Особенно трудно контролировать частицы размером 3–30 нанометров. Именно в этом диапазоне может меняться электронная структура материала, растет химическая активность, а свойства уже определяются не столько объемом вещества, сколько поверхностью частиц.
Ученые называют диапазон 3–100 нанометров «золотой зоной» наноматериалов. До 10 нанометров особенно сильно проявляются квантовые эффекты, а в диапазоне 10–100 нанометров возникает оптимальный баланс между люминесценцией, магнитными свойствами и стабильностью.
Чтобы научиться управлять ростом частиц, исследователи изменяли сразу несколько параметров синтеза: температуру реакции, pH раствора, тип растворителя, концентрацию реагентов и поверхностно-активных веществ.
«Температурный режим, время, концентрации реагентов и ПАВ, а также скорость подачи и смешения — это главные “ручки”, которыми можно точно подбирать размер наночастиц», — отмечает Олег Положенцев.
В ходе работы ученые выяснили, что повышение температуры действительно увеличивает размеры частиц, однако рост не продолжается бесконечно. Через некоторое время система стабилизируется, и для дальнейшего роста приходится снова менять условия синтеза — например, повышать температуру или корректировать кислотность среды.
Исследование показало, что размер частиц, а также тип и концентрация легирования напрямую влияют на свойства материала: при оптимальном легировании более крупные наночастицы демонстрируют более яркую люминесценцию, тогда как уменьшение размеров способствует повышению каталитической и биологической активности.
«Можно целенаправленно менять оптические, магнитные и каталитические свойства, просто подбирая нужный размер частиц», — подчеркивает исследователь.
Для усиления свечения ультрамалых частиц ученые предложили структуру типа «ядро–оболочка». Внутри такой наночастицы находится активное люминесцентное ядро, а сверху — защитная оболочка.
«Оболочка помогает подавлять безызлучательные каналы, уменьшает перенос энергии к поверхности и увеличивает квантовый выход люминесценции», — обратил внимание Олег Положенцев.
Кроме того, ученые исследовали влияние размеров на каталитические свойства частиц. Хотя работа напрямую не связана с водородной энергетикой, исследователи отмечают, что подход к управлению размером и структурой наночастиц может быть полезен при создании новых фото- и электрокаталитических систем.
Метод был разработан и протестирован на соединениях лантана — одном из наиболее перспективных материалов для фотоники благодаря его оптическим свойствам и способности эффективно взаимодействовать с редкоземельными ионами. При этом предложенный подход можно адаптировать и для других редкоземельных материалов — фторидов, оксидов и оксифторидов, используемых в современной фотонике и нанотехнологиях.
Telegram 
Дзен 
VK Австралийские ученые выяснили, что одноразовые бумажные стаканы для кофе навынос при контакте с горячей жидкостью выделяют в напиток миллионы частиц микропластика. Исследование показало, что так называемая экологичная биоразлагаемая посуда загрязняет напиток куда сильнее, чем классическая пластиковая.
Ученые проанализировали результаты миллионов столкновений на Большом адронном коллайдере за восемь лет и нашли статистические намеки на рождение пар бозонов Хиггса. Фиксация феномена докажет способность частиц взаимодействовать друг с другом и поможет оценить стабильность Вселенной.
Растительные продукты из бобовых позволяют получать белок и другие питательные вещества без сложной переработки сырья, но их распространению мешают в том числе привычки потребителей и требования к текстуре. Исследователи из Щвейцарии нашли способ изменить структуру цельных бобовых так, чтобы она стала более мясистой, плотной и устойчивой к пережевыванию.
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
Госдолг США достиг 40 триллионов долларов и растет все быстрее и быстрее. На Западе переполох: при таких размерах его не выплатить. Следовательно, полагают многие, надо решить проблему как древние шумеры — долг обнулить и начать занимать заново. Рецепт кажется здравым, но есть нюансы. Причем поучительнее всего они даже не для Штатов, а, как ни странно, именно для России.
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.
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.
Сопротивление жителей Европы самой идее употребления насекомых в пищу может иметь эволюционные корни, уходящие вглубь тысячелетий, пришли к выводу авторы нового исследования. Оказалось, предки современных европейцев ели насекомых лишь эпизодически. Кроме того, из-за генетических мутаций они плохо переваривали их экзоскелеты.
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