среда, 8 февраля 2012 г.

Представлен металлический кластер, построенный по принципу матрёшки

Представлен металлический кластер, построенный по принципу матрёшки«Кукла в кукле, а поверх ещё одна» — так немецкий химик-материаловед Томас Фёсслер описывает свои молекулы. Подобно нашей матрёшке, один-единственный атом олова заключён внутрь оболочки из двенадцати атомов меди, и всё это, в свою очередь, окружено теперь уже двадцатью атомами олова.

Группа профессора Фёсслера из Института неорганической химии при Техническом университете Мюнхена (Германия) первой получила пространственные структуры в виде трёхуровневых изолированных металлических кластеров. Благодаря сильно развитой поверхности они могут служить эффективными гетерогенными катализаторами — к примеру, в реакциях гидрирования. А аналогичные структуры на основе кремния могли бы пригодиться в солнечных батареях, обеспечивая более высокую эффективность абсорбции света.

Обычная бронза, сплав олова и меди, известный с незапамятных времен, имеет кристаллическую решётку, в которой атомы обоих типов распределены равномерно и плотно упакованы.

Новая бронза, созданная стараниями группы Фёсслера и их музы Матрёшки, — иная, и процесс её получения больше напоминает работу средневековых алхимиков: возьми медную проволоку высочайшей чистоты, добавь олово, расплавь в особых условиях, защищая от воздуха и влаги продуванием чистого аргона; добытый таким образом «первач» (бронзу) помести в танталовую ампулу (выдерживает нагрев до 3 000 ˚C) и смешай с щелочным металлом, лучше всего калием, а затем нагревай до 600–800 ˚C. Так рождаются новые металлические кластеры, вложенные друг в друга, подобно описанной ещё в древних скрижалях кукле Матрёшке из далекой северной страны.

По словам учёных, щелочной металл, подобно ножницам, разрезает сплав и, проникая по границам между образовавшимися фрагментами, стабилизирует теперь уже изолированные атомные кластеры (интерметаллические фазы вида К12Сu12Sn21, в которых, по-видимому, отдельные интерметаллоидные кластеры [Sn inside Cu12 inside Sn20]-12 разделены катионами щелочных металлов). Сами по себе такие кластеры не могут самоорганизоваться в плотные, равномерно структурированные слои для образования кристаллов. Они представляют собой пентагоны с 20 атомами олова по кругу; это запрещённая симметрия, в которой невозможны повторяющиеся элементарные фрагменты кристаллических решёток при нормальных условиях (если взять правильные пентагоны и попробовать ими выкладывать садовую дорожку, ничего путного не выйдет). Но немного хитрости и щелочного металла в качестве клея — и получается то, что по крайней мере выглядит как нормальный кристалл.

К слову, в прошлом году израильский учёный Дан Шехтман был удостоен Нобелевской премии по химии за открытие подобного же феномена — так называемых квазикристаллов с симметрией пятого порядка (та самая «запрещённая»).

Такие кластеры очень малы, не имеют связи со своими соседями, и все одного размера. Это делает их идеальными гетерогенными катализаторами, например, для реакций гидрирования органических молекул водородом, не говоря уже о возможности заменить в этой роли драгоценные металлы, такие как родий и палладий. По крайней мере поверхность у новоиспечённых катализаторов действительно очень развитая (только не подумайте, что ничего больше от металла-катализатора не требуется).

Россия всё же способна вдохновлять другие народы на свершения, пусть пока только куклами...

Подготовлено по материалам Технического университета Мюнхена.

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Другие новости науки и техники":

Хакеры атаковали крупный российский файлообменный ресурс Rutracker.org
Один из крупнейших российских торрент-трекеров Rutracker.org недоступен из-за мощной Ddos-атаки, сообщила во вторник администрация ресурса в IT-блоге "Хабрахабр". По данным администрации, атака началась примерно в 22.00 мск понедельника и продолжается до настоящего момента. Атака ведется на форумы ресурса, через которые происходит обмен ссылками на файлы. При этом сами трекеры (серверы, через ко...
  (читать дальше)

Хакеры из Anonymous взломали почту советников президента Сирии - СМИ
Хакеры из группировки Anonymous получили доступ к десяткам электронных почтовых ящиков представителей администрации президента Сирии и опубликовали переписку, связанную с его подготовкой к интервью американскому телеканалу ABC, пишет израильская газета Haaretz. По данным издания, в результате взлома сервера в распоряжении хакеров оказались десятки электронных писем помощников и советников презид...
  (читать дальше)

Восстановлено пение кузнечика юрского периода
Фернандо Монтеалегре-Сапата из Бристольского университета (Великобритания) и его коллеги не только описали новый ископаемый вид кузнечиковых Archabollus musicus, но и смогли восстановить его стрекотание. Оказалось, что кузнечики юрского периода располагали более низким «голосом» по сравнению с их современными потомками. Как известно, кузнечики, сверчки и ряд других существ музицируют, потирая ...
  (читать дальше)

Составлена беспрецедентно точная карта Марианской впадины
Очередная экспедиция пролила новый свет на самое глубокое место на Земле — Марианскую впадину, расположенную на западе Тихого океана близ Гуама. С помощью многолучевого эхолота учёные из Университета Нью-Гемпшира (США) и их коллеги обнаружили в жёлобе четыре «моста» и измерили его глубочайшую точку с самой высокой на сегодня точностью. Составление карты Марианской впадины, занимающей около 400...
  (читать дальше)

В Интернете появился «радикально новый поисковик»
Начинается тестирование новой поисковой системы под названием Volunia, которая в перспективе может составить конкуренцию Google и Yahoo!. Да, даже так. Volunia — детище Массимо Марчиори (Massimo Marchiori), профессора Падуанского университета (Италия). Он разработал несколько веб-технологий, в частности поисковый движок HyperSearch: некоторые идеи, положенные в основу этого продукта, впоследстви...
  (читать дальше)

В коже ядовитых тропических лягушек обнаружена сахароза
В коже нескольких видов ядовитых лягушек обнаружена сахароза. Впервые выяснилось, что это вещество выделяют не только растения, но и животные. Герпетолог Валери Кларк из Университета Королевы (Ирландия) и её коллеги сделали открытие при анализе химических выделений мадагаскарской ядовитой лягушки (семейство мантеллы), линялого листолаза и древолаза (оба — из семейства древолазов). Строго говор...
  (читать дальше)

Медь не позволит сере остаться незамеченной
Когда Хироаки Мацунами из Университета Дьюка (США) только начинал изучение химиката-меркаптана MTMT, выделяемого мужскими особями мышей вместе с уриной и привлекающего женскую половину мышиного царства, он даже и представить не мог, что случайно наткнётся на новую для себя область исследований. Затем к работе подключилась группа из Университета Алабамы (США) под руководством Эрика Блока, и оказа...
  (читать дальше)

«Теорию разума» распространили на шимпанзе
Шимпанзе могут понимать цели и мотивы поведения других индивидуумов, даже если эти цели и мотивы их никак не касаются. Считается, что одна из важнейших отличительных черт человека — это его способность представлять, что думают и чувствуют другие люди. Говорят, что мы обладаем моделью психического состояния человека (или, как ещё говорят, «теорией разума»), то есть осознаём разницу между собой и ...
  (читать дальше)

Впервые описаны саламандры юрского периода, сохранившиеся вместе с содержимым желудков
Палеонтологи из Китайской академии наук описали пару саламандр юрского периода, которые были обнаружены вместе с содержимым своих желудков в пластах Даухугоу (уезд Нинчэн, Внутренняя Монголия). Это первый пример ископаемых хвостатых земноводных с пищей в желудке. Даухугоу дали целый ряд образцов растений, беспозвоночных (жаброногие, пауки, жнецы, насекомые) и позвоночных (саламандры, ящерицы, ...
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)