Российские физики освоили экспресс-диагностику лиозолей — Naked Science
20.04.2017
6 минут
Редакция

Российские физики освоили экспресс-диагностику лиозолей

Исследователи из Московского физико-технического института (МФТИ) разработали установку, которая измеряет степень слипания и размеры нанообъектов в коллоидных растворах посредством ультразвука.

nanotrubki_2

Углеродные нанотрубки — свернутые в цилиндр графеновые плоскости длиной до нескольких сантиметров и диаметром от одного до нескольких десятков нанометров. Такие структуры обладают рядом уникальных физических свойств, например высокими теплопроводностью, электропроводностью и прочностью, и в некоторых отраслях используются в виде коллоидных растворов — как промежуточный элемент технического процесса, в частности осаждения на подложку, или в целях повышения электроемкости аккумуляторов. При этом конечные характеристики и качество раствора непосредственно связаны с размером нанотрубок и тем, насколько равномерно они распределены. В рамках контроля этих параметров обычно используются методы микроскопии, однако для этого раствор требуется подготовить: высушить или разбавить, что не подходит для экспресс-диагностики.

 

В новой работе российские ученые описали технологию, которая предусматривает измерение нанотрубок путем ультразвуковой спектрометрии. Авторы пропускали через раствор ультразвуковые волны различной частоты, которые при этом рассеивались на взвешенных частицах. В результате группа получала спектр затухания — связь между коэффициентом затухания и частотой. Ранее этот метод использовался для измерения частиц сферической формы, однако в данном эксперименте исследователи работали с объектами, соотношения длин к диаметру которых составляли несколько сотен. Для того, чтобы определить длину и диаметр нанотрубок отдельно, спектры затухания фиксировали в разных состояниях: упорядоченном и хаотичном (обычном).

 

Схема экспериментальной установки / ©Victor V. Ivanov et al., Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2017

 

Описанный подход авторы воплотили в установке, которая представляет собой резиновый контур с циркулирующим изучаемым раствором. В месте расположения акустического датчика диаметр трубы контура сужается, что позволяет достичь ускорения нанотрубок в растворе и их ориентирования в направлении сужения. Благодаря эластичности материала, из которого была изготовлена труба, исследователи смогли подобрать оптимальную ширину сужения, обеспечивающую максимально параллельную ориентацию структур, путем изменения ее диаметра. Помимо датчика в месте сужения ученые также установили на обратной стороне трубы ультразвуковой излучатель.

 

При параллельной ориентации нанотрубок спектр затухания зависел только от диаметра частиц. Оценив величину диаметра и сопоставив спектры затухания ориентированных и хаотичных частиц, физики определили длину нанотрубок. Затем полученные данные сравнили с показателями атомно-силового и просвечивающего электронного микроскопов. Согласно результатам, в двух растворах из трех измерения установки отличались от оценок микроскопии незначительно. По словам руководителя исследовательской группы Виктора Иванова, предложенный метод может использоваться и для других наночастиц с крупным соотношением диаметра и длины, например графеновых нанодисков.

 

Подробности работы опубликованы в журнале Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects.

 

Ранее специалисты МФТИ представили способ, который позволяет предотвратить перегрев активных плазменных компонентов в перспективных оптоэлектронных микропроцессорах.

Вчера, 14:50
3 минуты
Денис Гордеев

Меняющаяся структура глобального рынка автомобилей приведет к массовым сокращениям.

Позавчера, 10:27
24 минуты
Редакция

Конспирологические теории давно вышли за пределы камерных форумов в Сети и разговоров на кухнях – сегодня о них можно прочитать в газетах и услышать по ТВ. Их сторонники считают, что Земля плоская, первые лица государств – инопланетяне-рептилоиды, а ВИЧ выдумали фармакологические компании. Разберемся, какие особенности нашего восприятия делают конспирологию такой привлекательной и может ли вера в мировой заговор нанести реальный ущерб.

8 часов назад
37 минут
Александр Березин

Поток новостей показывает каждое научное открытие как необычно важное, отчего бывает сложно выделить самые значимые. Вот наша версия десятки самых выдающихся научных достижений года. Расскажем о них поподробнее.

4 декабря
39 минут
Александр Березин

В 2017 году от рака умерло 9,6 миллиона человек, и с каждым годом эта цифра будет расти. Есть ли способы остановить наступление этой болезни на человеческие жизни?

7 декабря
4 минуты
Илья Ведмеденко

Эксперты измерили радиолокационную заметность нового шведского корвета типа «Висбю»: она оказалась чрезвычайно малой.

Вчера, 14:50
3 минуты
Денис Гордеев

Меняющаяся структура глобального рынка автомобилей приведет к массовым сокращениям.

15 ноября
6 минут
Никита Шевцов

Ученые впервые воспроизвели в реальности парадокс друга Вигнера. В результате физики выяснили, что квантовые явления субъективны: каждый наблюдатель может иметь свои альтернативные факты насчет них, и все они будут правдивы.

4 декабря
39 минут
Александр Березин

В 2017 году от рака умерло 9,6 миллиона человек, и с каждым годом эта цифра будет расти. Есть ли способы остановить наступление этой болезни на человеческие жизни?

18 ноября
4 минуты
Сергей Васильев

Накопление эпигенетических модификаций ДНК позволило провести параллели между возрастом собак и людей и найти новую формулу для пересчета одного в другой.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: