Новый метод лазерной записи позволил контролировать качество двумерных материалов в реальном времени
Ученые из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ совместно с коллегами из России, ОАЭ и Китая разработали метод лазерной записи сверхъярких излучающих меток в двумерных материалах — максенах (MXene). Предложенная технология позволяет контролировать качество материала в реальном времени и создает основу для «умных» покрытий и сенсоров с функцией самодиагностики для промышленности, электроники и экологии.
MXene — это двумерные материалы, которые получают из слоистых трехмерных карбидных или нитридных соединений, известных как MAX-фазы. Их общая формула — Mₙ₊₁AXₙ, где М — переходный металл (например, молибден или титан), А — элемент III группы (чаще всего алюминий), а Х — углерод или азот. Ключевой этап их синтеза состоит в селективном химическом травлении: образец обрабатывается кислотой (например, плавиковой HF), которая избирательно растворяет и удаляет атомы алюминия из кристаллической решетки, не разрушая при этом M–X слои. Этот процесс приводит к разделению материала на двумерные слои.
«MXene обладают высокой электропроводностью, хорошими механическими характеристиками и настраиваемыми поверхностными свойствами. Это делает их крайне перспективными для гибкой опто- и наноэлектроники, а также сенсорики. Однако при синтезе не всегда возможно полностью удалить алюминий, остаточные кластеры которого искажают электронные и оптические свойства материала», — отметил Илья Завидовский, старший научный сотрудник Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ.
В своей работе ученые из МФТИ превратили проблему остаточного алюминия в функциональный инструмент. Они сфокусировали лазерный луч на частицы MXene, под действием которого остаточный алюминий окисляется и становится оксидом (Al₂O₃). Оказалось, что эти частицы сами начинают излучать — люминесцировать. Это происходит за счет атомов хрома, которые присутствуют в незначительном количестве в окружающей среде и в материале. Они встраиваются в оксид под воздействием лазера. Лазерная «запись» использует примесные элементы материала для создания локализованных ярких источников света. Таким образом, физики превратили главную технологическую примесь материала — остаточный алюминий — в наноразмерные центры рубина (Al₂O₃:Cr³⁺), излучающие свет в узком диапазоне. Результаты исследования опубликованы в престижном международном журнале Advanced Optical Materials. Подготовленный командой ученых графический материал размещен на обложке журнала.
«Мы доказали, что рубиновая люминесценция возникает практически во всех облученных лазером MXene, даже если они изначально не содержат хром. Минимальные примеси этого элемента попадают в материал естественным образом и обеспечивают свечение. Это делает метод универсальным инструментом для контроля чистоты MXene», — отметил Сергей Новиков, заведующий лабораторией контролируемых оптических наноструктур Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ.
Разработанная технология позволяет быстро и почти без разрушения проверять, насколько полно удален алюминий из материала. Кроме того, рубиновые центры реагируют на механическое напряжение, температуру и химическое окружение, что фактически делает их встроенными сенсорами. Это значит, что обработанный лазером MXene можно использовать для контроля качества материала от коррозии в морских условиях, мониторинга деформации в гибких устройствах и окружающей среды.
«Мы показали, что то, что раньше считалось проблемой для MXene — остатки алюминия, может стать их достоинством. Лазерное излучение превращает примеси во встроенные рубиновые наносенсоры, которые «сообщают» о состоянии материала, например его деформации, температуре и химическом окружении», — объяснил Алексей Большаков, директор Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ.
В работе приняли участие ученые из МФТИ, XPANCEO (ОАЭ), ПНИПУ, МГУ имени Ломоносова, ДВФУ, Шэньчжэньского университета MSU-BIT, Алферовского университета. Исследование выполнено при поддержке Министерства науки и высшего образования России.
Telegram 
Дзен 
VK Американские биотехнологи впервые сообщили об обращении вспять клеточного старения в живых клетках печени человека — не мышиных, не синтетических, а именно человеческих. На волне этого результата компания привлекла 435 миллионов долларов и готовится к клиническим испытаниям.
Может ли человек или другое животное воспользоваться преимуществами сна, не смыкая глаз? Этим вопросом задалась команда американских нейробиологов. Они провели эксперимент на грызунах и выяснили, что «включения и выключения» нейронной активности в коре бодрствующих мышей позволяют вызвать некоторые эффекты, аналогичные тем, которые появляются во время фазы медленного сна. Более того, такой подход помог добиться улучшения памяти. Теперь ученые хотят повторить эксперимент на людях.
Спортивная добавка, знакомая каждому второму посетителю тренажерного зала, оказалась неожиданно важной для противоопухолевого иммунитета. Американские ученые выяснили, что иммунные клетки внутри опухоли активно поглощают креатин и без него теряют способность бороться с раком.
В 2017 году человечество впервые заметило объект, прилетевший из другой звездной системы. Он оказался странным, почти не похожим ни на астероид, ни на комету, и получил имя Оумуамуа. Затем появился «нормальный» межзвездный странник — комета Борисова. А в 2025-м астрономы обнаружили 3I/ATLAS — объект, который, вероятно, хранит вещество времен рождения чужих миров. Но что изменили в астрономии эти три гостя из межзвездной тьмы?
Астрономы провели длительную радиодиагностику межзвездного объекта 3I/ATLAS и не нашли признаков искусственных технологий. Наблюдение окончательно подтвердило естественную природу ледяного тела, хотя ученые изначально не ожидали сенсации.
Роль личности в истории чаще всего иллюстрируют правителями или полководцами. Но, глядя на современную карту мира, нельзя не признать: она выглядела бы принципиально иначе, если бы не одна крестьянская девушка, которую сожгли в этот день ровно 595 лет назад.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
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