Тюлевые занавески помогли ученым в создании новых материалов
Физики Южного федерального университета предложили оригинальный способ поиска органических молекул и полимеров, пригодных для сортировки однослойных углеродных нанотрубок.
Углеродные нанотрубки (УНТ) — это синтезированные материалы, которые обладают уникальными прочностными, электрическими и тепловыми свойствами и имеют широкую область применения. УНТ привлекали внимание ученых еще с момента выхода первых исследований в далеких 1950-х годах, но настоящий бум нанотрубок случился в 1991 году после работы Сумио Иидзимы, в которой он исследовал атомную структуру многостенных УНТ, доказав, что простейшая одностенная нанотрубка — это свернутая и соединенная без дефектов полоса из листа графена, состоящего из шестиугольных сот атомов углерода.
Однако подобных различных трубчатых структур, даже если их диаметр ограничен несколькими нанометрами, могут быть сотни. Такое разнообразие возникает потому, что смежные соты в нанотрубке образуют винтовые спирали, и как шаг этих спиралей относительно оси нанотрубки, так и диаметр нанотрубок могут сильно меняться.
Независимо от своей структуры УНТ — жесткие и прочные, их пучки обладают очень большой поверхностью на единицу объема. Поэтому такие углеродные наноматериалы используют как для упрочнения разнообразных объектов, так и в аккумуляторах и других устройствах, в которых важно иметь большую площадь внутренней поверхности для осаждения ионов металлов.
Но структура УНТ полностью определяет ее электронные, а также некоторые другие физико-химические свойства. Именно поэтому в таких областях, как микроэлектроника, солнечная энергетика и медицина требуются одностенные нанотрубки с определенной структурой. Например, металлические нанотрубки годятся как нанопроводники, а полупроводниковые — как нанотранзисторы и разнообразные нанодатчики.
При обычных способах синтеза одновременно образуется множество типов нанотрубок с разными диаметрами и структурой стенок. Синтезировать УНТ сразу с заданными свойствами сложно и трудоемко. В то же время смесь нанотрубок с разной структурой получить гораздо проще. Сейчас такие смеси можно купить у многих производителей. Поэтому ученые активно разрабатывают технологии сортировки нанотрубок, которые имеют желательную (для определенного применения) структуру и, соответственно, физические свойства.
Работая над научным проектом, поддержанным грантом РФФИ, сотрудники Физического факультета ЮФУ ассистент кафедры теоретической и вычислительной физики Дарья Рошаль и ведущий научный сотрудник Ольга Коневцова под руководством доктора физико-математических наук, профессора кафедры «Нанотехнология» Сергея Рошаля, предложили теорию, проясняющую физико-химические закономерности, возникающие при сортировке однослойных углеродных нанотрубок (ОУНТ) теми органическими молекулами, которые самоорганизуются в регулярные покрытия как на нанотрубках, так и на графене.
Предложенная теория использует концепцию муаровых узоров, которые мы можем увидеть даже у нас дома, когда два слоя полупрозрачной оконной занавески накладываются друг на друга. В современной физике муаровые узоры используются для интерпретации физических свойств многослойных структур. Однако, как показали сотрудники ЮФУ, подобный подход полезен для поиска органических молекул, подходящих для сортировки углеродных нанотрубок.
«Используя тот экспериментальный факт, что некоторые органические молекулы могут образовывать покрытия как на плоском графене, так и на нанотрубках, мы впервые свели условия успешной сортировки к анализу муаровых узоров, возникающему между слоями двустенных нанотрубок. Внешний слой в предложенной теории виртуальный, и его структура определяется тем фактом, что рассматриваемые молекулы образовывают регулярное покрытие на плоском графене», — рассказал Сергей Рошаль.
По словам ученых, в этих трубках внутренний слой соответствует поверхности сортируемых ОУНТ. Внешний виртуальный слой представляет собой свернутую в трубку сотовую решетку, на поверхность которой можно спроецировать характерное для плоского случая расположение молекул.
«Мы также применили наш подход для объяснения результатов сортировки ОУНТ полимерами. Предположив, как остов полимера может располагаться на плоском графеновом слое, мы объяснили экспериментальные результаты сортировки ОУНТ цепочками полимерных молекул. Отметим, что наш подход может предсказать и другие органические молекулы, подходящие для эффективной сортировки УНТ», — отметила Ольга Коневцова, предложившая основную идею подхода. Статья опубликована в журнале Nano Futures.
Telegram 
Дзен 
VK С помощью ускорителей ученые имитируют процессы, происходившие в первые мгновения жизни Вселенной. Так пытаются решить загадки наблюдаемой реальности: почему материи больше, чем антиматерии, состоят ли кварки из других частиц, как сохраняется барионное число. В этот раз анализ столкновений на коллайдере RHIC предоставил сильное свидетельство того, что барионное число переносится не кварками, а глюонной перемычкой внутри протонов.
Восьмилетнее исследование привело к выводу, противоречащему популярным стереотипам о вреде цифровых гаджетов для подрастающего поколения. Большое количество времени, проведенного перед экранами смартфонов, компьютеров или телевизоров в детстве, оказалось напрямую связано с более высокими когнитивными способностями в подростковом возрасте.
Археологи изучили одну из погребальных камер древнеегипетской гробницы и проследили, как менялась организация захоронений от XXV династии до птолемеевского периода. Исследователи пришли к выводу, что кажущийся беспорядок в гробнице на самом деле подчинялся определенной логике.
В черепах участников битв эпохи Средневековья часто находят отверстия квадратной формы, о происхождении которых спорят специалисты. Авторы нового исследования пришли к выводу, что такое повреждение — следствие смертельного удара по голове палицей.
Анализ почти 69 тысяч видов насекомых помог опровергнуть главенствующую теорию эволюции, которая полвека объясняла устройство колоний пчел, муравьев и ос. Исследователи выяснили, что общепринятый генетический фактор сам по себе не приводит к разделению труда, а настоящий секрет их коллективного выживания кроется в совсем других биологических чертах.
У любителей кофе выявили расхождение в уровнях тестостерона: одна форма этого гормона повышалась вместе с количеством выпитого, а другая, напротив, снижалась. Результат оказался особенно интересным на фоне изменений других показателей, связанных с обменом веществ и здоровьем сердца.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
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.
Очереди на заправках стали привычным явлением в России, а на фоне информационного вакуума от властей о конкретных показателях производства бензина в июне население вынуждено ориентироваться на слухи. Все это выглядит довольно странно, но есть нюанс: скорее всего, кризис уже начинает выдыхаться. Как именно мы это выяснили?
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