Российские ученые собрали конструктор из магнитных молекул внутри нанотрубок
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.
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.
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.
Telegram 
Дзен 
VK Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Ученые выяснили, что золото владеет уникальной «техникой самообороны», которая защищает его от потускнения. Оказалось, атомы на поверхности этого металла способны самостоятельно перестраиваться в особые защитные структуры. Такой невидимый барьер блокирует контакт с кислородом и подавляет процесс окисления в триллион раз эффективнее, чем поверхность любого другого металла.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
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