Уральские ученые создали технологию роста наночастиц
Физики Уральского федерального университета с коллегами из Института электрофизики УрО РАН и Института ионно-плазменных и лазерных технологий Академии наук Республики Узбекистан разработали технологию роста несферических наночастиц, которые синтезируются в процессе ионной имплантации. С помощью новой методики можно выращивать наночастицы разной формы и таким образом получать необходимые свойства, управлять ими. Технология применима для различных металлов, как благородных — золота, серебра, платины, так и «обычных», уверяют ученые.
Описание технологии и результаты первых опытов — имплантации меди в керамику — представлены в Journal of Physics and Chemistry of Solids. Метаматериал — это искусственно созданный материал, который не имеет аналогов в природе. Его характеристики обусловлены не столько свойствами составляющих его элементов, сколько искусственно созданной периодической структурой. В качестве структурных элементов выступают не атомы и кристаллические решетки, а специальные искусственные элементы, из которых собирают новую структуру — в результате возникает новый материал с иными функциональными свойствами (оптическими, магнитными, электронными).
«Изменив форму наночастиц со сферических на несферические, мы смогли увеличить диапазон оптического поглощения. Это, в свою очередь, является базой для того, чтобы в дальнейшем поглощенную энергию конвертировать в электричество, тепло. По итогу можно получить более функциональные датчики, увеличить диапазон их чувствительности, — поясняет соавтор исследования, доцент кафедры физических методов и приборов контроля качества УрФУ Арсений Киряков. — Если такие наночастицы встраивать в лазеры, то будет увеличиваться их мощность. Если говорить про сенсоры, то будет увеличиваться их чувствительность. Что касается датчиков, то изменяется время их отклика. Это все обусловлено особенностью плазмонного резонанса, которая приводит к тому, что вокруг наночастиц возникает усиленное электрическое поле».
Наночастицы металлов используют для решения самых разных задач: от биологических (сенсоры по определению состава белков, анализу ДНК и прочее) до физических (создание усиленных лазеров, фотолюминесцентных датчиков и прочее). Так, при контакте с биообъектами — ДНК, вирусы, антитела — плазмонные наноструктуры позволяют более чем на порядок увеличить интенсивность сигналов флуоресценции, т. е. значительно расширяют возможности обнаружения, идентификации и диагностики. И изменение формы наночастиц позволит управлять этими свойствами, улучшать их.
Первые опыты с частицами меди позволили ученым создать метаматериал, аналогов которому нет. «Новый материал состоит из несферических плазмонных наночастиц в матрице оптически прозрачной радиационно стойкой керамики, — рассказывает руководитель работы, профессор кафедры физических методов и приборов контроля качества УрФУ Анатолий Зацепин. — За счет управляемой морфологии плазмонных наночастиц новый материал обеспечивает улучшенные спектральные характеристики и эффективность преобразования энергии поглощаемых фотонов.
Мы обнаружили, что уникальные физические свойства полученного материала проявляются при возникновении особого явления — эффекта поверхностного плазмонного резонанса. Материалы, в которых имеет место такой эффект, могут быть использованы для лазеров нового поколения, высокоточных аналитических приборов, навигационных систем космических аппаратов, квантовых компьютеров и так далее, то есть там, где необходимо использовать поглощение и преобразование энергии света».
Кроме того, ученые из Узбекистана, входящие в исследовательскую группу, предложили универсальную матмодель, описывающую этот процесс. По словам физиков, модель важна для того, чтобы описывать и понимать, что происходит с наночастицами в разных материалах, и это первая модель, которая описывает рост несферических наночастиц. Предыдущие модели не учитывают необычную форму частиц.
В планах физиков — расширить представления о природе и закономерностях физических явлений, протекающих в материале при внешних энергетических воздействиях, что, в свою очередь, даст информацию о новых возможностях функционального применения материалов подобного типа. Отметим, исследования нового материала выполняются по программе «Приоритет-2030» в научной лаборатории УрФУ «Гибридные технологии и метаматериалы — MetaLab». Работа проводится в рамках проекта «Разработка корпускулярно-фотонных технологий получения и модификации метаматериалов для плазмоники, спинтроники и нанофотоники».
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
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.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
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