Interfax-Russia.ru – Сибирские ученые создали принципиально новый композит, способный светиться под воздействием слабого электрического поля.
Новый композитный материал на основе углеродных нанотрубок и наноалмазов создали исследователи из Института неорганической химии им. А.В.Николаева (ИНХ) СО РАН (Новосибирск) и Института биофизики СО РАН (Красноярск).
"Коллеги из Новосибирска занимаются получением углеродных нанотрубок – таких миниатюрных соломинок, сделанных из графена (самый плоский в мире материал из одного слоя атомов углерода - ИФ), а наш институт – наноалмазов детонационного синтеза (крошечная наноструктура, получаемая методом взрыва веществ, содержащих углерод – ИФ). Однажды мы решили связать эти два углеродных материала, закрепив наноалмазы на поверхности нанотрубок. В итоге мы получили совершенно новый композит, обладающий очень интересными свойствами – к примеру, он может светиться даже при небольшом воздействии электрического поля", - рассказал Interfax-Russia.ru заведующий лабораторией нанотехнологий и биолюминесценции Института биофизики СО РАН Владимир Бондарь.
Причем, такого эффекта, как отметил исследователь, удалось добиться не за счет какой-то особенной технологии, а просто благодаря удачному сочетанию свойств каждого из объединенных углеродных материалов.
"Наноалмазы способны светиться, но для этого нужны большие магнитные поля. Нанотрубки же многократно усиливают магнитное поле и тем самым усиливают свечение. Так что можно сказать, что мы получили прообраз крошечного светильника. Такие конструкции могут найти применение в самых разных сферах жизни - от новых типов дисплеев до медицинской диагностики", - сообщила в свою очередь младший научный сотрудник ИНХ СО РАН Юлия Федосеева.
Впрочем, как считает Владимир Бондарь, до промышленного использования композит дойдет еще не скоро, ведь материал нужно сначала хорошо исследовать в условиях лаборатории.
"Изначально наша задача как исследователей, как научных работников, была попытаться понять – можем ли мы создать такой композит или нет, и каковы будут его свойства, в случае удачи. Мы его получили, значит, дальше будем развивать исследования в этом направлении, а именно, изучать свойства композита: что они собой представляют и могут ли найти потенциальное приложение в практических целях", - пояснил собеседник Interfax-Russia.ru.
Также ученый рассказал и о перспективах самих наноалмазов, используемых при создании светящегося композита.
"Аналогов такого материала пока в мире нет. Наши наноалмазы обладают очень высокой коллоидной устойчивостью. С их помощью можно полировать электронные платы, различные покрытия, а также добавлять в присадки к маслам и консистентным смазкам как полированный материал, который будет повышать ресурс двигателей, где есть механизм трения. Это технический аспект. Есть у разработки и химико-медицинские приложения. Например, мы научились использовать наночастицы в системе выделения и очистки белков, поскольку это прекрасный полифункциональный абсорбент", - сказал Бондарь.
Кроме того, по его словам, на основе наноалмазов можно конструировать системы индикации и диагностики, а также системы адресной доставки веществ.
Между тем, новый нанокомпозитный материал, правда, на этот раз на основе импактных алмазов, недавно создали и сотрудники Института геологии и минералогии (ИГиМ) имени В.С.Соболева СО РАН.
"Благодаря своей микрокристаллической структуре он имеет совершенно уникальные свойства. И тут нужно четко различать твердость и абразивную способность материала. Импактный алмаз не тверже обычного и очень хрупкий. А вот по абразивной способности (как раз благодаря своей композитной структуре) он намного превосходит обычные монокристальные алмазы. Более абразивно устойчивого материала нам пока неизвестно", - сообщил Interfax-Russia.ru главный научный сотрудник института Валентин Афанасьев.
В частности, как уточнил Афанасьев, абразивная способность вышеописанных природных композитов до 2,4 раз выше, чем у аналогичных синтетических и природных алмазов. А такие свойства, как отметил ученый, существенно расширяют возможности применения данного материала.
"Первым, что мы получили из этого импактного сырья, стали абразивные порошки. В первую очередь, они предназначены для шлифовки твердых сплавов и керамики. Частички такого порошка более уплощенные и за счет этого они дают более гладкую, чистую поверхность, чем аналогичные порошки из синтетических и природных технических", - пояснил Валентин Афанасьев.
Также, по словам ученого, из такого композитного порошка можно изготавливать и спеки (компакты) для сверхпрочных деталей у различных режущих инструментов, правящих карандашей, резцов для обработки твердых сплавов, а также вставки в коронки для сверхглубокого и сверхсложного бурения.
Кроме того, изучать сверхпрочные кристаллические соединения взялись и в далекой Якутии. Для этих целей на базе Северо-Восточного федерального университета имени М.К. Аммосова (СВФУ) даже открылась единственная в России учебная научно-техническая лаборатория "Графеновые нанотехнологии".
"Основные цели, которые стоят перед сотрудниками лаборатории, - подготовка высококвалифицированных кадров в области наноэлектроники, ведение фундаментальных исследований в области графена, разработка технологий получения графена и других перспективных наноматериалов, модифицированных графеном, а также создание на основе этого материала перспективных электронных приборов", - рассказала Interfax-Russia.ru заведующая лабораторией Светлана Смагулова.
По ее словам, в состав лаборатории входит три отдела: научный, технологический и отдел роста графена.
"Сотрудники научного отдела исследуют структурные и электрофизические характеристики графена. Отдел роста графена занимается получением графена и графеновых пленок химическим способом. Технологический отдел предназначен для изготовления электронных приборов нового поколения", - пояснила Смагулова.
Как рассказала заведующая лабораторией, графен был выбран для исследований неслучайно. В настоящее время это самый тонкий кристаллический материал, известный человечеству. Выглядит он как двумерная кристаллическая решетка из правильных шестиугольников, нанесенных на специальную подложку из кремния. В основе этой решетки - слой атомов углерода.
Ранее науке был известен единственный способ производства графена – нанесение тончайшего слоя графита на клейкую ленту с последующим удалением основы. Оборудование якутской лаборатории позволяет ученым использовать более эффективные способы. Например, в качестве основы берется слой меди или кремния, который затем удаляют вытравливанием.
На сегодняшний день главной сложностью в производстве графена остается получение пленок желаемой толщины с заранее заданными характеристиками. Трудности решения этой задачи связаны как с миниатюрными размерами графеновых листов, так и с необходимостью поддержания однородных условий по всей поверхности синтезируемого образца.
Обозреватель Наталья Пономарева
Присоединяйтесь к Interfax-Russia в "Twitter‘е", "Вконтакте" и на "Facebook"
