среда, 8 февраля 2012 г.

Пульсирующие лазеры превращают полимеры в легковесное стекло

Пульсирующие лазеры превращают полимеры в легковесное стеклоНа микроскопическом уровне стёкла — это твёрдые вещества, которые выглядят скорее как жидкости, что обусловлено отсутствием дальнего порядка в их кристаллической структуре. Обычно стёкла получают быстрым охлаждением соответствующих жидкостей-расплавов таким образом, чтобы избежать (проскочив) стадии кристаллизации вещества. Поэтому, когда нужно создать стекло с какими-то специфическими свойствами, возникает необходимость в точнейшем контроле каждого параметра перехода «жидкость — стекло», что на практике очень трудно осуществить.

Группа учёных из Принстонского университета (США) разработала метод контролируемого получения стабильного стекла из полимеров.

Судя по описанию, представленному в выпуске журнала Nature Materials от 5 февраля, чудо-стёкла являются экстремально легковесными, обладают более высокими температурами перехода и сохраняют свои свойства при гораздо более высоких температурах, чем стёкла обычные. Материал получали методом напыления, а не простого охлаждения, используя технику MAPLE (matrix-assisted pulsed laser evaporation, испарение из жидкой или твёрдой матрицы пульсирующим лазером). В результате происходило образование стекла в виде наноразмерных глобул — материала с чрезвычайно интересными теоретическими свойствами, равно как и возможными практическими применениями.

Обычный, веками отработанный процесс получения стекла начинается с приготовления расплава, который затем быстро охлаждают, с тем чтобы вещество проскочило стадию кристаллизации (кристаллизация — медленный термодинамический процесс, характеризующийся стадией образования зародышей и их медленным ростом). В итоге продукт сохраняет некоторые «жидкие» свойства даже в отверждённом состоянии. Технология очень требовательна к деталям: переход из жидкой фазы в стекло — процесс кинетический, зависящий от скорости, с которой проводилось охлаждение. Кроме того, стёкла, полученные обычным методом, нестабильны при высоких температурах.

Техника MAPLE начинается с приготовления замороженного раствора полиметилметакрилата — РРМА, полимера, который был выбран для исследования. После этого раствор подвергается воздействию пульсирующего лазера, испаряющего некоторое количество свободного полимера, пары которого осаждаются на подложку из диоксида кремния.

В сравнении с быстроохлаждённым PPMA технология MAPLE позволяет получать стекло с существенно более высокой температурой перехода (примерно на 40 ˚С выше). Это означает, что MAPLE-стекло стабильно при температурах, при которых стекло, полученное быстрым охлаждением полимера, уже расплавилось бы. Используя измерение индекса преломления, учёным удалось определить, что MAPLE-стекло на 40% менее плотное, чем стёкла из того же PPMA, полученные по обычной методике. То есть новый материал оказался куда легче, и это никак не сказалось на его твёрдости: более лёгкое стекло столь же устойчиво, как и полученное простым охлаждением.

Как можно было ожидать, MAPLE-стекло конвертируется в обычное при быстром нагревании-охлаждении, что приводит к съёживанию глобул вплоть до их полного исчезновения.

Подождём, когда авторы придумают, как же использовать своё открытие.

Подготовлено по материалам Ars Technica.

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Другие новости науки и техники":

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) перв...
  (читать дальше)

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)
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)