Российские физики освоили экспресс-диагностику лиозолей — Naked Science
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
©Wikipedia

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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 11:04
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

10 часов назад
Илья Ведмеденко

Египтяне провели учения, на которых французский истребитель Rafale одолел российский Су-35. Оба самолета принадлежат к четвертому поколению.

Позавчера, 21:04
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

Позавчера, 11:04
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

Позавчера, 21:04
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

24 июля
Ольга Иванова

Своими корнями история Армении уходит в глубокую древность и неразрывно связана с историей всего Древнего мира. Но зачастую, зная в деталях историю Рима и Древней Греции, мы в гораздо меньшей степени осведомлены о событиях, происходивших в Античное время в Армении, оказавшейся на перекрестке цивилизаций Запада и Востока. В силу многих причин она не попала в должном объеме в учебники и незнакома тем, кто интересуется историей. Попытаемся хоть немного исправить эту несправедливость.

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

Позавчера, 11:04
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
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: