Нанотехнологии

<< В начало < Предыдущая 1 2 3 4 Следующая > В конец >>

"Не счесть алмазов в каменных пещерах"  

Группа ученых из Университета Иллинойса под руководством бывшего выпускника Киевского политехнического института, а ныне профессора Дрексельского университета Юрия Гогоци разработала принципиально новую технологию простого и дешевого изготовления искусственных алмазов. Теперь практически каждый житель планеты легко может стать владельцем миллионов алмазов, а внедрение нового метода может привести к значительному расширению сферы применения алмазных покрытий.

К сожалению (а может быть и к счастью?) открытый учеными химический процесс не позволяет получать бриллианты ювелирного качества, поскольку средний размер формируемых алмазов не превышает 5 нм (пяти миллионных долей миллиметра!), но цена получаемых таким образом «камешков» настолько снижается, что алмазное покрытие скоро может перерасти в толстый алмазный слой и стать основой таких объемных изделий как наждак, точильный камень или тормозные накладки. Удалять кремний из углеродосодержащих химических соединений с целью получения нанокристаллических алмазов ученые научились уже давно, но сделать это удавалось только при очень высоких давлениях или в среде высокотемпературной плазмы. Стоимость обоих процессов невероятно велика и не позволяет развернуть массовое производство искусственных алмазов.

Юрию Гогоци с коллегами удалось провести эту реакцию в печи при атмосферном давлении, что позволяет наладить производство ценного абразивного материала в любом цехе, оборудованном электрическими (химическими) печами с герметично изолированной от внешней среды системой подачи реагентов.

В описываемом процессе смесь газообразного хлора и водорода подавалась в камеру с карбидом кремния при температуре 1000°C. После того, как кремний вступал в реакцию с хлором, оставшийся свободный углерод трансформировался в нанокристаллы алмаза, графита и других, более экзотических, форм углерода, таких как микроскопические трубочки, луковицы и очень редкую форму алмаза с кристаллами шестиугольной формы, которые обнаружены в природе только в составе вещества, извлеченного со дна метеоритных кратеров.

Получаемый в результате реакции тонкий слой кристаллического углерода по прочности и твердости не уступает алмазу, но в отличие от него имеет пористую структуру и обладает электропроводящими свойствами.

В то же время следует отметить, что не все ученые-химики разделяют уверенность своих коллег из Дрекселя относительно перспектив использования нового материала. Так, Дитер Грюен (Dieter Gruen), представитель Арагонской национальной лаборатории, считает, что связи между нанокристаллами в получаемой таким образом разновидности углерода слишком слабы для использования ее в указанных сферах применения. По его мнению, широкое внедрение описанного метода ограничивается также и тем, что заданные результаты реакции обеспечиваются только на подложке из карбида кремния.

Несмотря на отдельные скептические оценки, в целом открытие получило широкое признание в научных кругах и может быть положено в основу целого ряда современных технологических процессов, таких, например, как производство плоских экранов высокого разрешения или создание молекулярных фильтров.

(по материалам журнала Nature)

Учёные Университета Дрекселя (США) создали углеродные нанопипетки, открывая новые перспективы для развития наномедицины

Инновационная технология, разработанная профессором Юрием Гогоци и его коллегами, может использоваться для массового производства нанопипеток с кварцевой оболочкой и углеродным кончиком размером от нескольких десятков до нескольких сотен нанометров.
Особенностью углеродных нанопипеток является достаточная гибкость и прочность, что особо важно при проникновении в нейроны, мышечные и раковые клетки, а также их можно использовать при исследованиях на молекулярном уровне благодаря прозрачности при рентгеновском излучении и электрических пучках.
В отличие от обычной пипетки, проблемой применения которой остается то, что 60-80% клеток после инъекции гибнут, потому что ее размеры несоизмеримо большие относительно размера самой клетки, уникальный метод закрепления углеродной трубки на кончике нанопипетки позволяет сделать укол менее травмирующим для клетки и более точно указать место впрыскивания инъекции в отдельные ее области .

Ученые в лаборатории	Емкость с нанотрубками	Применение нанопипеток	Процесс инъекции в клетку с помощью нанопипетки

По материалам сайта www.nanowerk.com

Углеродная травка выросла на карбидокремниевой почве

Автор(ы):  Cambaz Z. Goknur , Gogotsi Pavel , Gogotsi Yury

Углеродная нанотравка (тоненькая, двуслойная) кремния, когда солнышко хорошо пригреет (т.е., при довольно высоких температурах), но зато без всяких удобрений (катализаторов). Рецепт роста описан тут:
Z. G. Cambaz, G. Yushin, S. Osswald, V. Mochalin, Y. Gogotsi, Noncatalytic Synthesis of Carbon Nanotubes, Graphene and Graphite on SiC, Carbon 46 (6) 841-849 (2008)

 Память

    Ученые трех университетов США (University of Pennsylvania, Drexel University и Harvard University) предложили метод стабилизации и контроля сегнетоэлектричества в наноструктурах, что позволит создать элементы памяти с плотностью хранения данных порядка 100000 Тбит/см3.

   Ферроэлектрики используются для многих приложений, поскольку имеют диполи, которые могут "включаться" и "выключаться", что позволяет сделать из них базовую единицу памяти - 0 или 1.

   Профессор Спаниер (Jonathan Spanier) из Drexel University с коллегами успешно продемонстрировали преимущества стабилизации битов памяти водой в сегменте оксида нанопроводника, который имеет длину 3 миллиардных метра.

  Сотрудники немецкого технологического университета University of Technology Ilmenau и нидерландского университета University of Twente создали ячейку памяти, которая представляет собой кольцо, два одинаковых сегмента которого изготовлены из различных по физическим свойствам сверхпроводников. Течение электрического тока в кольце приводит к возникновению магнитного поля определенной направленности, проходящего через центр сверхпроводящего кольца. Следующим шагом является создание системы, позволяющей изменять направление магнитного поля на противоположное, тем самым, производя запись/удаление информации. Для этого ученые прикладывают к одному из сегментов кольца дополнительное магнитное поле, что и приводит к необходимому для функционирования всей ячейки результату.

   Основным преимуществом памяти на основе сверхпроводников является возможность создания более производительных компактных устройств. Однако и недостатки у подобных устройств также имеются: самый главный из них - это высокая чувствительность ячейки памяти к воздействию внешнего магнитного поля. Более того, используемое для управления данными поле составляет одну миллионную часть от магнитного поля Земли, что не исключает его влияния на сохранность и достоверность информации.
По материалам сайта http://www.ci.ru/

Гидрофобные и флуоресцирующие наноалмазы

Опубликовано Kostukova — 26 Март, 2009

Ученые из университета Drexel University создали новый тип наноалмазов,
имеющих очень гидрофобные свойства, а также проявляющих сильную флуоресценцию.

     Наноалмазы (НА) представляют собой ультрадисперсную разновидность углеродной фазы. Эти наночастицы имеют кристаллическую решетку типа алмаза с множеством поверхностных дефектов, которые образуют высокополярные группировки органического типа. Наноалмазы были независимо открыты несколькими научными группами в Советском Союзе и по сей день являются предметом активного изучения в России. Возросшая популярность наноструктур делает очень привлекательной разработку технологических применений НА.

     Получение углеродных частиц со структурой алмаза при высоком давлении и температуре, начавшееся в 50-х годах прошлого века, эволюционировало в детонационную технологию получения НА. Сырьем служит углерод, входящий в состав взрывчатых веществ, далее наночастицы размером около 5 нм очищают с помощью азотной кислоты и отмывают для получения неагрегированных ультрадисперсных систем. Детонационное производство НА является относительно недорогим.

    Наноалмазы имеют большую удельную поверхность и, как показали исследования, проявляют ряд необычных свойств. С помощью модификации поверхности наноалмазов эти наночастицы превращаются в превосходные агенты для доставки лекарств (они гораздо меньше в размерах используемых в биомедицине липосом и полимерсом и не токсичны); также можно создавать на их основе нанокомпозиты и антипригарные покрытия, абразивные составы, адсорбенты, элементы электроники и пр.

Слева направо: электронная фотография НА; схематическое изображение его поверхностных функциональных групп; голубое флуоресцентное свечение дисперсии модифицированных НА.

Слева на рисунке: схема модификации поверхностных карбоксильных групп НА октадециламином; справа: модифицированная гидрофобная наночастица (НА).

    Обычно жидкие системы с наноалмазами создаются на основе полярных растворителей, таких как вода или спирты. Однако технология работы с полимерами требует, как правило, гидрофобных условий.

    В журнале Американского Химического Общества (J.A.С.S.) недавно опубликована работа, в которой описывается получение высоко гидрофобных НА. Вадим Мочалин (Vadym Mochalin) и Юрий Гогоци (Yury Gogotsi) из Дрексельского Университета (Drexel University, США) модифицировали частицы НА гидрофобными молекулами октадециламина (ODA). Стоит отметить, что ODA активно используется для предотвращения коррозии в бойлерах. Модифицированные наночастицы становятся абсолютно несмачиваемыми водой, спиртами и другими гидрофильными растворителями и великолепно смачиваются маслами, продуктами нефтепереработки и растворами полимеров. Такое новое свойство НА очень востребовано и применимо при введении наноалмазных добавок в минеральные масла, используемые для смазки и уменьшения износа двигателей.

Мария Костюкова

Опубликовано в NanoWeek, 23 - 29 марта 2009 г, № 60

Наверх

<< В начало < Предыдущая   1 2 3 4 Следующая > В конец >>