Ученые впервые определили точную концентрацию красителя, необходимого для очистки вод
Исследователи НИТУ МИСИС совместно с коллегами из Китая впервые разобрались в механизмах точного определения концентрации метиленового синего – красителя, который широко используется в медицине и фотокатализе. На основе полученных данных, ученые предложили новый перспективный фотокатализатор для очистки вод от органических загрязнителей – он нетоксичен и обладает высокой стабильностью свойств.
Результаты исследования опубликованы в журнале Materials. Загрязнение воды отходами химической и фармацевтической промышленности принимает угрожающие масштабы для всего живого на Земле. Одним из эффективных способов очистки воды является разрушение вредных органических соединений под действием солнечного света в присутствии фотокатализаторов – материалов, которые ускоряют этот процесс. Поэтому разработкой эффективных фотокатализаторов занимаются многие лаборатории по всему миру.
Ученые НИТУ МИСИС и университета Фудань (Китай) изучали фотокаталитическую активность наночастиц гексагонального нитрида бора, допированного кислородом (h-BNOx). Активность этих частиц оценивалась по скорости разрушения органического красителя – метиленового синего. Для этого использовался метод оптического поглощения света, основанный на взаимосвязи яркости окраски раствора от концентрации МС, то есть чем меньше окраска раствора, тем меньше концентрация красителя.
«Метиленовый синий (МС) – краситель, который широко используется как в медицине – для фотодинамической терапии рака, так и в фотокатализе, как тестовый материал в разработке фотокатализаторов для очистки воды от органических загрязнителей и оба этих применения требуют точного определения концентрации МС в растворе», – рассказал старший научный сотрудник научно-исследовательского центра «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСИС Андрей Матвеев.
В ходе исследований неожиданно были обнаружены два новых фактора, которые ранее не учитывались другими исследователями при разработке фотокатализаторов. Оказалось, что окраска раствора МС отклоняется от прямой в области концентраций от 3,33 до 4,00 миллиграммов на литр. «Это происходит в результате образования агломератов молекул МС и вносит погрешность в определение концентрации МС до одного миллиграмма на литр, что существенно как для биомедицинских применений, так и для оценки эффективности фотокатализатора», – отметил Андрей Матвеев.
Второй неожиданный результат – оказалось, что яркость растворов МС падает при облучении светом и этот процесс очень чувствителен к температуре – чем выше температура, тем быстрее происходит обесцвечивание растворов МС.
«Известно, что МС разлагается при облучении светом, однако мы впервые обнаружили очень сильное влияние температуры на этот процесс. Это неожиданно, поскольку МС не разлагается при нагреве без облучения светом. Фоторазложение МС происходит в результате самоиндуцированного распада метиленового синего, то есть при облучении светом в широком диапазоне спектра МС генерирует активные частицы (радикалы), которые его же и разрушают. Следует отметить, что этот эффект также не учитывался в целом ряде ранее опубликованных статей, что привело к завышенным оценкам фотокаталитической активности исследованных в них материалов», — пояснил Андрей Матвеев.
Далее, приняв во внимание все особенности МС при его облучении светом и нагреве, ученые исследовали наночастицы оксинитрида бора (BNOx) в качестве нового фотокатализатора для очистки воды от органических загрязнений, таких как красители или антибиотики, используемые в текстильной промышленности, парфюмерии и биомедицине.
«Оказалось, что наночастицы h-BNOx проявляют рекордную фотокаталитическую активность в УФ-диапазоне среди фотокатализаторов, несодержащих металлы. При этом они нетоксичны и обладают высокой стабильностью свойств. Синтез этих наночастиц разработан в НИЦ НН и может быть организован в промышленных масштабах. Вот так, через тернии к солнцу, и развивается наука», — отметил Андрей Матвеев.
В дальнейшем ученые планируют приступить к исследованиям МС, адсорбированного на нитриде бора в качестве терапевтического агента в фотодинамической терапии злокачественных новообразований. Исследования выполнены при поддержке Российского научного фонда.
Telegram 
Дзен 
VK Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Астробиологи с помощью сложных трехмерных климатических моделей доказали, что растительная жизнь на Земле способна просуществовать еще около 1,8 миллиарда лет. Это значительно дольше, чем предсказывали предыдущие расчеты.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
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.
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