• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
22 февраля
ФизТех
1 191

Российские ученые собрали конструктор из магнитных молекул внутри нанотрубок

4.6

Физики из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ совместно с коллегами из Российского квантового центра смогли вырастить в одностенных углеродных нанотрубках магнитные нанополосы. Новый материал будет востребован при разработке наноразмерных устройств.

Нанотрубки под микроскопом / ©Getty images

Работа опубликована в журнале Nanoscale. Одностенная углеродная нанотрубка — это скрученный в цилиндр слой углерода толщиной в один атом — графен. Полое пространство внутри трубки может быть контейнером для нанообъектов/молекул. Углеродные нанотрубки значительно более термостабильны и обладают большей механической прочностью, чем любые другие молекулярные наноконтейнеры.

Благодаря атомарно тонким стенкам свойства внутренних структур могут быть изучены различными методами, например при помощи оптической спектроскопии либо просвечивающей электронной микроскопии. Эти качества одностенных углеродных нанотрубок делают их важными для синтеза новых материалов в наномасштабе.

В последние годы ученые во всех странах исследуют упорядоченные наноструктуры на основе металлоорганического класса соединений: металл-фталоцианинов. Они активно применяются в технологиях, использующих эффекты молекулярного магнетизма. На их основе можно разрабатывать устройства для управления спиновыми токами, а также молекулярные спиновые кубиты.

Магнитная нанополоска внутри углеродной трубки / ©Nanoscale

Однако для успешной работы наноразмерных устройств необходимо обеспечить устойчивость молекул, сохраняя при этом их магнитные качества. В своем исследовании ученые из МФТИ и РКЦ показали метод синтеза нового материала, защищенного от внешних воздействий, исследовали его структуру, оптические и магнитные свойства, а также нашли характерные маркеры, которые позволяют его идентифицировать.

Сначала физики для формирования протяженных магнитных нанополос провели термическую полимеризацию молекул. При повышении температуры молекулы кобальт-фталоцианина в нанотрубке соединились между собой, образуя сложную структуру. Затем образец проверили с помощью просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения. Снимки показали, что молекулы соединились в полосу, скрученную в спираль. При помощи спектральных характеристик (оптического поглощения и комбинационного рассеяния света) можно легко отличить исходные нанотрубки от заполненных магнитными протяженными полосами из молекул фталоцианина-кобальта.

Затем ученые детально исследовали строение получившегося материала, а также определили его уникальные характеристики. С помощью спектроскопии комбинационного рассеяния света удалось обнаружить резонансный отклик от структур, созданных внутри нанотрубок. Характерные спектральные особенности появлялись при синтезе внутри нанотрубок только в отдельном температурном диапазоне, что позволило определить оптимальные параметры для эффективного синтеза.

Кроме этого, были исследованы магнитные и оптические характеристики материала. «Мы изучили свойства протяженных магнитных полос сверхмалой ширины, менее одного нанометра, — говорит руководитель лаборатории физики магнитных гетероструктур и спинтроники МФТИ Александр Чернов, — и обнаружили их ферромагнитный характер уже при комнатной температуре. Наличие ярких оптических особенностей и магнитных свойств делает новый материал перспективным для приложений».

Исследователи получили сложную структуру, состоящую из углеродных нанотрубок и магнитных полос шириной менее одного нанометра внутри. Продемонстрированный ими материал открывает возможности для разработки разнообразного класса защищенных низкоразмерных магнитных материалов для применения в органических спинтронных, магнонных и квантовых устройствах.

Совместно с физиками из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ и Российского квантового центра в работе принимали участие также ученые из Университета имени Сунь Ятсена, Гуанчжоу (КНР) и Ноттингемского университета (Великобритания). Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), известен также как Физтех — ведущий российский вуз по подготовке специалистов в области теоретической, экспериментальной и прикладной физики, математики, информатики, химии, биологии и смежных дисциплин. Расположен в городе Долгопрудном Московской области, отдельные корпуса и факультеты находятся в Жуковском и в Москве.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Сегодня, 06:15
Мария Азарова

Польские исследователи впервые продемонстрировали, как три чистых нитрофенола — или их смесь, образующаяся в том числе при приготовлении шашлыка — влияют на клетки легких человека.

12 часов назад
Сергей Васильев

Биологи впервые смогли использовать метод генной модификации CRISPR для насекомых. Испытывая новый подход, они создали новые линии ГМ-жуков и тараканов.

7 часов назад
Анна Новиковская

Ранее предполагалось, что животные обладают очень ограниченными способностями к созданию гибких, но при этом структурированных вокальных последовательностей, таких как предложения человеческого языка. Коллектив немецких и французских ученых проанализировал около 900 часов звукозаписей криков обыкновенных шимпанзе, чтобы доказать: это не так.

14 мая
Василий Парфенов

Космическую компанию Илона Маска в шутку иногда называют пиротехнической — так часто ее изделия взрываются во время испытаний. Пара свежих инцидентов на тестовом полигоне в городе Макгрегор лишь подтверждают эту славу. Не успели фанаты космонавтики наладить онлайн-трансляцию из этой локации, как запечатлели сразу два взрыва подряд с промежутком всего в десятки часов.

12 мая
Мария Азарова

Авторы нового исследования проверяли, насколько выполнение второстепенного задания влияет на аргументы, которые выдвигали люди, говорящие правду или неправду.

13 мая
Алиса Гаджиева

Один из самых археологически изученных ландшафтов в мире до сих преподносит сюрпризы.

21 апреля
Александр Березин

Местные чиновники пытаются переложить ответственность за случившееся на резкое уменьшение турпотока из-за коронавируса, но цифры показывают, что ключевая проблема совсем в другом. В 2019 году на выборах в этой стране победил президент — сторонник модных зеленых идей. Вскоре там запретили продажу минеральных удобрений и двинулись к «устойчивому сельскому хозяйству». Как именно популярные «органические» идеи повлияли на еще не так давно быстро растущую местную экономику? И почему уроки шри-ланкийской трагедии могут пригодиться даже Западу и России?

26 апреля
Василий Парфенов

Крупнейшие патентные ведомства мира десятилетиями или веками принципиально игнорируют любые конструкции, нарушающие начала термодинамики. С точки зрения здравого смысла это хорошо, но конспирологи и гении-самоучки считают иначе. По их мнению, такая политика стала результатом заговора (подставьте сюда любое вымышленное или не очень секретное общество либо лобби). Что ж, похоже, Роспатент встал на их сторону.

27 апреля
Александра Медведева

С помощью GPS-трекинга ученые проследили за перемещениями целой популяции домашних кошек в небольшом норвежском городке. Оказалось, питомцы редко уходят от дома далее 50 метров и почти не совершают длительных прогулок.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

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

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

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: