• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
18.10.2022
УрФУ
531

Уральские ученые создали технологию роста наночастиц

4.6

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.

Уральские ученые создали технологию роста наночастиц / ©Getty images / Автор: Plinia Abito

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.

Разработчики / ©Пресс-служба УрФУ

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».

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Уральский федеральный университет (УрФУ) расположен в Екатеринбурге, выполняет функции проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (УМНОЦ). В УрФУ обучается более 36 000 студентов по 334 образовательным программам. Основан 19 октября 1920 года.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Вчера, 11:32
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

Вчера, 14:55
Татьяна

Американские астронавты давно жалуются на систему ассенизации в скафандрах, которая представляет собой просто большой подгузник. Хватает его максимум на восемь часов, есть риск развития опрелостей и инфекций. К тому же в костюме мало запасов питьевой воды. Чтобы решить эти проблемы, ученые предложили более эффективный способ утилизации продуктов метаболизма.

10 июля
Татьяна

Ученые из Китая проанализировали состав древнейших цирконов с помощью машинного обучения. В этих минералах хранится информация о процессах в недрах планеты. По мнению авторов нового исследования, все указывает на то, что перемещения плит в литосфере происходили уже в катархее, 4,2 миллиарда лет назад, то есть гораздо раньше предыдущих оценок.

10 июля
Татьяна

Ученые из Китая проанализировали состав древнейших цирконов с помощью машинного обучения. В этих минералах хранится информация о процессах в недрах планеты. По мнению авторов нового исследования, все указывает на то, что перемещения плит в литосфере происходили уже в катархее, 4,2 миллиарда лет назад, то есть гораздо раньше предыдущих оценок.

8 июля
Полина Меньшова

Ученые из Великобритании предложили психофизиологическую модель, объясняющую, как именно физические упражнения облегчают симптомы депрессии. Особенно она применима к аэробной нагрузке, например ходьбе, подъему по лестнице, бегу.

Вчера, 11:32
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
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
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