Получена модель, открывающая возможности для извлечения углеводородов из пород с большим содержанием микропор
Ученые из Сколтеха смоделировали поведение нанопузырьков в ван-дер-ваальсовых гетероструктурах и поведение захваченных ими веществ. Новая модель в перспективе позволит получать уравнения состояния вещества в условиях нанообъемов, что открывает возможности для извлечения углеводородов из пород с большим содержанием микро- и нанопор.
Результаты исследования опубликованы в Journal of Chemical Physics. Ван-дер-ваальсовы наноструктуры – перспективная система для изучения вещества в очень маленьком объеме (от 1 кубического микрометра до нескольких кубических нанометров). Это атомарно тонкие слои двумерных материалов – графена, гексагонального нитрида бора (hBN) и дихалькогенидов переходных металлов, которые удерживаются вместе лишь слабым ван-дер-ваальсовым взаимодействием.
Если между такими слоями разместить исследуемое вещество, верхний слой за счет потери связи с нижним слоем вздуется, и получится нанопузырек. Конструкция станет доступна для исследования методами просвечивающей электронной и атомно-силовой микроскопии, что дает хорошее представление о структуре, вещества, находящегося в пузырьке.
Вещество внутри ван-дер-ваальсовых нанопузырьков обладает рядом интересных и необычных свойств. Например, вода в таких условиях на порядок понижает свою диэлектрическую проницаемость и начинает активно выжигать поверхность алмазной подложки, что для нее абсолютно не характерно в нормальных условиях. Аргон в совсем маленьких нанопузырьках радиусом до 50 нм может находиться в кристаллическом состоянии, хотя при том же давлении в большом объеме аргон – жидкий.
Ученые из Центра проектирования, производственных технологий и материалов Сколтеха под руководством директора центра, профессора Искандера Ахатова построили универсальную численную модель нанопузырька, которая может предсказывать форму самого пузырька при определенных термодинамических условиях и описывать молекулярное строение вещества, захваченного пузырьком.
«С практической точки зрения, пузырьки в ван-дер-ваальсовых структурах чаще всего являются технологическим дефектом, и в большинстве случаев экспериментаторы хотят от них избавиться. С другой стороны, сами пузырьки создают деформацию, что может быть использовано в устройствах стрейнтроники (от английского strain – деформация): влияние деформации на электронную структуру может быть использовано для создания практических устройств, например транзисторов, элементов логики и памяти ПЗУ», – комментирует работу старший научный сотрудник Сколтеха Петр Жиляев.
«Наши новые результаты посвящены описанию специфической формы плоских нанопузырьков, которая проявляется только при субнанометровых масштабах. Мы обнаружили, что вертикальный размер таких наноструктур может принимать только дискретные значения, кратные размеру молекул захваченного вещества.
Кроме того, разработанная модель предлагает способы изменения размеров нанопузырьков, управляя температурой системы и физико-химическими параметрами материалов», – рассказывает старший научный сотрудник Сколтеха Тимур Аслямов.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Долгое время считалось, что гигантские стрекозообразные, жившие 300 миллионов лет назад, стали такими из‑за высокого содержания кислорода. Тогда в атмосфере его было около 30% вместо сегодняшних 21%. Учёные полагали, что крупные насекомые задохнулись бы в нашей атмосфере. Но оказалось, что это не так.
Ученые обнаружили, что дубы выработали эффективную стратегию, позволяющую им защищаться от пожирающих молодую листву гусениц — если предыдущий весной деревья сильно пострадали от их нашествия, то на следующий год почки распустятся на три дня позже. Трехдневной задержки достаточно, чтобы резко снизить выживаемость гусениц.
Поставщик элементов окололунной станции попытался сдать клиентам изделия, подвергшиеся коррозии еще до начала его монтажа. Об этом заявил новый глава NASA Джаред Айзекман. Защищая свою позицию, поставщик сообщил, что ранее он поставлял модули с коррозией для МКС, но они все равно до сих пор работают. NASA использует скандал для отказа от алогичного проекта Lunar Gateway, обитаемой космической станции на окололунной орбите.
Шведские биологи отследили миграцию обыкновенного соловья с помощью миниатюрных датчиков-рюкзаков. Как оказалось, при пересечении Сахары и Аравийской пустыни птицы летят только по ночам и не ищут пищу. Соловьи преодолевают пустыню без дозаправки, полагаясь лишь на накопленный заранее жир.
Вода из другой звездной системы оказалась не похожа на земную: в составе третьего межзвездного объекта нашли рекордное содержание дейтерия — тяжелого изотопа водорода. Этот химический след указывает на необычные условия формирования системы, где возникла комета, и меняет представления о сценариях рождения далеких планетных систем.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
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