• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
22.02.2022
ФизТех
1 354

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
Вчера, 21:31
Руслан Руслан

Компания Neuralink, при помощи которой предприниматель Илон Маск надеется совершить революцию в интерфейсах «мозг-компьютер» (BCI), впервые имплантировала человеку устройство «чтения мыслей». Об этом Маск сообщил в твите, опубликованном 29 января. Однако, некоторые обеспокоены отсутствием прозрачности вокруг имплантата, который должен дать возможность управлять устройствами посредством мысли. Реакции ученых и экспертов на это событие обобщает медиа-редакция Nature, а Naked Science приводит перевод этой статьи.

8 часов назад
Полина

Поврежденное колено можно восстановить с помощью хряща из носовой перегородки. Метод, способный заменить протезирование, нашли и успешно протестировали немецкие врачи.

4 часа назад
Игорь Байдов

Международной команде физиков удалось измерить гравитационное притяжение магнитной частицы массой в 200 с лишним раз меньше массы божьей коровки. Авторы надеются, что в скором будущем их изобретение позволит понять, как работает гравитация в квантовом мире.

23 февраля
Полина

Многие родители стремятся отдать детей в двуязычную школу, чтобы те развивались лучше и быстрее. Однако такое образование способно даже навредить ребенку, показало исследование.

Позавчера, 15:03
Дарья Боголюбова

Огромное число экзопланет, формально лежащих в зоне обитаемости, на деле могут быть малопригодными для жизни, полагают авторы новой научной работы. Причем виноват в этом весьма неожиданный фактор переменного тока.

22 февраля
РНФ

Ученые показали, что экстремальный подъем уровня Каспийского моря на десятки метров, произошедший 18-13 тысяч лет назад и получивший название «Великая Хвалынская трансгрессия», мог быть вызван, вопреки существующим гипотезам, не таянием ледника, а естественными изменениями палеоклимата. Оказалось, что из-за холодного климата того периода обширные территории, с которых собирали воду впадающие в Каспий реки, были покрыты многолетней мерзлотой. В результате массы дождевых и талых вод почти не впитывались в мерзлые грунты и стекали в море, испарение с поверхности которого было небольшим. Все эти факторы привели к повышению уровня Каспия и увеличению площади моря более чем вдвое по сравнению с современным. Полученные данные помогут уточнить представления о масштабе колебаний уровня Каспийского моря при изменении климата.

20 февраля
Полина

В Российской академии наук завершили первый Большой словарь ударений, его издадут к концу года. Лингвисты собрали наиболее современные нормы произношения привычных слов и зафиксировали ударение для лексики, которая появилась в русском языке недавно.

1 февраля
Андрей

Канадские исследователи изучили состав пород, вышедших на поверхность при появлении первых континентов. По итогам анализа выяснилось, что новая земная кора возникла не в результате движения тектонических плит, а из-за процессов в океанических плато молодой Земли.

15 февраля
Дарья Губина

Титан — самый органически богатый спутник с глобальным океаном в Солнечной системе. И все же, сопоставив строение его поверхности с интенсивностью падения метеоритов, ученые пришли к выводу, что в океане спутника Сатурна вряд ли хватает элементов для жизни.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
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: