Химики заставили графен любить и бояться воду
Международная группа ученых разработала технологию, которая позволяет модулировать смачиваемость графеновых структур с помощью различных газов и лазера.
Гидрофобность или гидрофильность материала — «стремление» избежать или сохранить контакт с водой соответственно — определяется краевым углом смачивания. При условии, что угол между жидкостью и поверхностью превышает 150 градусов, последняя считается супергидрофобной, при значении около нуля — супергидрофильной. Изучение смачиваемости и поиск способов ее модуляции важны для многих отраслей, в том числе промышленности и медицины. Наименее воспроизводимым остается «переключение» смачиваемости в одном материале. В 2007 году корейские ученые показали, что управлять показателем в случае пентоксида ванадия (V2O5) можно с помощью ультрафиолетового излучения.
Пентоксид ванадия широко используется в качестве электрода в литиевых аккумуляторах, в производстве специальных стекол и люминофоров. В новой работе специалисты из Университета Райса и Университета имени Бен-Гуриона описали способ изменения смачиваемости графена. Этот материал был открыт в 2004 году, однако до сих пор его приложения, в том числе из-за сложности получения, остаются ограничены. В 2014 году ученые показали технологию изготовления графена из полиимидной пленки на воздухе. При облучении лазером пленка в точке контакта превращалась в пористую структуру с множеством одноатомных графеновых листов, что позволяло задавать им необходимую форму.
Последующие эксперименты, моделирующие получение графена в разной атмосфере, показали, что при высоком содержании водорода или аргона материал становится супергидрофобным, тогда как на воздухе или в атмосфере кислорода — супергидрофильным. Гидрофильность коррелировала с содержанием в графене молекул кислорода, что объясняется повышенной полярностью химической связи между кислородом и углеродом (модификацией которого является графен) по сравнению со связями типа водород-углерод и углерод-углерод. Чтобы создать гибридную структуру с разной степенью смачиваемости на отдельных участках, авторы сконструировали специальную установку.
Система работает так. На первом этапе в камеру размером несколько сантиметров с отверстием для лазерного луча, изолированным посредством селенида цинка, помещается полимерная пленка. Затем в камеру, в которой содержались кислород, воздух, водород или аргон, дополнительно подавали газ (воздух, водород или аргон). В зависимости от состава атмосферы, лазер превращал целевые области в гидрофильные или гидрофобные. В ходе демонстрации ученые изготовили на графеновой подложке супергидрофильный логотип Университета Райса на супергидрофобном фоне. По их мнению, метод может использоваться при создании, например, антиобледенительных поверхностей или суперконденсаторов.
Статья опубликована в журнале Advanced Materials.
Ранее американские исследователи получили супергидрофобный материал, который может отталкивать любую жидкость с рекордной скоростью. Между тем в январе британская компания впервые представила одежду с элементами из графена.
Telegram 
Дзен 
VK 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.
Последствия цветения водоемов опасны для целых экосистем. Внешний контроль этого процесса нужно проводить аккуратно, чтобы не навредить живым организмам еще больше. Для этого ученым нужно точно понимать, какие процессы происходят под поверхностью воды.
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.
Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина разработали технологию изменения структуры молекул нефти с помощью энергии кавитационных полей, которые создаются при воздействии ультразвука. Технология позволяет облагораживать нефть, меняя ее физико-химические характеристики и снижая долю нежелательных составляющих веществ. Для проведения полевых испытаний ее реализовали в мобильном исполнении с применением управляемых ультразвуковых полей. Разработанное исследовательское оборудование может применяться на любом месторождении, включая удаленные и труднодоступные.
Группа ученых из МФТИ, Российского квантового центра, ФИАН, МГТУ имени Баумана и НИЯУ МИФИ экспериментально определила длину волны, при которой поляризуемость атома тулия в основном состоянии равна нулю. Лазер с таким излучением практически не взаимодействует с атомами тулия в решетке. Результаты работы могут найти применение в квантовых симуляторах, оптических ловушках и прецизионных измерениях.
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.
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
Последние комментарии