среда, 28 марта 2012 г.

Неожиданный результат «химии в одном измерении»

Неожиданный результат «химии в одном измерении»Благодаря своим уникальным свойствам одностенные углеродные нанотрубки (SWNT) считаются многообещающим материалом для электроники, оптики и других областей материаловедения. Когда же учёные из Университета Умео (Швеция) под руководством доцента факультета физики Александра Талызина попытались провести реакцию между инкапсулированным в нанотрубку фуллереном и водородом, произошло нечто совершенно неожиданное.

Общепринятая точка зрения на подобный процесс такова: когда молекулы фуллерена C60 инкапсулированы во внутреннее пространство SWNT, там просто не остаётся места для прохождения молекул водорода, а от внешнего пространства внутренний мир нанотрубки надёжно отделен её стенкой, и никакие взаимодействия с реагентами, находящимися снаружи, невозможны.

Однако эксперименты быстро пришли в противоречие с «общественным мнением». Оказалось, что водород на самом деле проникал извне в углеродную нанотрубку и реагировал с «забитым» в неё фуллереном. (Тут важно ясно представлять себе эксперимент: речь, конечно же, идёт не об одной молекуле фуллерена. SWNT в данном случае выступает в роли «горохового стручка», в который набиты фуллереновые шарики; таким образом, внутренние «горошинки» надежно экранированы со всех сторон и реагировать с водородом, казалось бы, не должны, если поверить в то, что он не проникает сквозь стенку нанотрубки.) Причём доказательством реальности наблюдаемого явления стало то, что при резком повышении температуры и давления водорода происходило полное разрушение фуллереновой структуры с образованием больших молекул углеводородов. Протекание реакции во всех случаях подтверждалось методами рамановской спектроскопии и трансмиссионной электронной микроскопией высокого разрешения.

Таким образом, исследование ещё раз доказывает, что химические реакции в нанореакторах далеко не всегда аналогичны тем, что протекают в «нормальных» (трёхмерных) условиях. В этом примере фуллерен, зажатый внутри нанотрубки, имеет возможность реагировать с водородом только в одном измерении из трёх...

Почему только в одном? Почему не в двух из трёх? Вопрос резонный, но, на наш взгляд, совершенно неинтересный. Потому что гораздо любопытнее и важнее другой вывод, который, судя по аннотации в журнале Angewandte Chemie, делается в статье (и совершенно замылен в пресс-релизе университета).

Авторы доказали, что по крайней мере водород способен проникать внутрь нанотрубок и химически модифицировать находящиеся там интеркаляты. Это открывает по-настоящему новый мир в области функциональных наноматериалов! То, чего раньше никто и делать бы не стал, теперь становится очевидным путём к получению самых причудливых композиционных материалов. Ну, скажем, хочется нам получить SWNT, допированную наночастицами кобальта или меди, или редкоземельного элемента. А как? А вот как. Для каждого d- и f-металла (да и для s- и p-элементов тоже) можно найти целую корзинку летучих комплексов с органическими лигандами, которые после испарения в динамическом вакууме осядут из газовой фазы внутри углеродных нанотрубок. Если бы мы ничего не знали о работе г-на Талызина, то на этом нам пришлось бы прекратить свои эксперименты. Теперь же, воздействуя водородом, можно добиться полного восстановления металла внутри нанотрубок с получением композитного материала, о котором прежде и не мечтали. Вот это действительно Новая Заря композитов на основе углеродных нанотрубок.

Подготовлено по материалам Университета Умео.

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Другие новости науки и техники":

Некоторые формы рака беззащитнее здоровых клеток
Научно-исследовательская группа, возглавляемая учёными из Лестерского университета (Великобритания), показала, что определённые раковые клетки чрезвычайно чувствительны к протеину под названием p21. Этот протеин обычно заставляет клетки всех типов — как нормальные, так и раковые — прекращать деление. Теперь же исследователи сообщают о том, что в некоторых случаях р21 способен ещё и уничтожать онко...
  (читать дальше)

Водомерка подсказала идею создания аэрогеля
Финские исследователи позаимствовали идею шероховатой структуры поверхности нового материала у водомерок (точнее, у их ножек), кои, как всякий знает, способны грациозно скользить по водной глади. Плавучесть разработки была обеспечена, к примеру, за счёт использования растительной целлюлозы. Кроме того, по словам изобретателей, то же свойство, что позволяет материалу плавать, поможет ему действов...
  (читать дальше)

Вши рассказали о социальной жизни лемуров
С помощью меченых паразитов зоологи смогли узнать, как общаются между собой исключительно скрытные коричневые лемуры, обитающие в тропических мадагаскарских лесах. Чтобы узнать побольше о социальной структуре коричневых мышиных лемуров, зоологи из Университета Хельсинки (Финляндия) использовали необычных помощников — вшей. Изучать этих лемуров, живущих в топических лесах Мадагаскара, очень трудн...
  (читать дальше)

Боязнь математики не отличается от других фобий
Психологический феномен боязни математики получил нейрофизиологическое подтверждение. Боязнь математики, при всей своей распространённости, изучена на удивление слабо. Родители и учителя, понятное дело, вообще не слишком верят в то, что такая «боязнь» имеет место. «Просто ленится, двоечник, дать подзатыльник, поставить ”двойку”» — вот и весь разговор, авось к следующему разу и уравнение решит. Н...
  (читать дальше)

Электроскейт выходит на большую дорогу
ZBoard Electric, новый электроскейт с дальностью 16 км и скоростью 27 км/ч, собирается составить конкуренцию не только электровелосипедам, но и Segway, а также другим видам хвалёного индивидуального электротранспорта. Основная идея разработчиков проста: чем меньше устройство, которое везёт вас из точки «А» в точку «Б», тем меньше лишней энергии тратится на путешествие, тем меньшая часть его мощн...
  (читать дальше)

Зачем животному интеллект?
Главное, что отличает человека от остальной живой природы, — его интеллект. Это намного более серьёзное отличие, чем, скажем, особенности поведения или анатомические черты. По сути, именно интеллект определяет и то, и даже другое. Спросить: «Почему мы умны?» — всё равно что задаться вопросом: «Почему мы люди?» Дабы найти хоть какой-то ответ, редакция журнала New Scientist решила переформулировать:...
  (читать дальше)

Роболадонь позволит обменяться рукопожатием с удалённым пользователем
Учёные из Университета Осаки (Япония) сконструировали роботизированную руку для обмена приветствием с удалённым пользователем во время проведения встреч в виртуальном пространстве. Роболадонь имитирует основные ощущения от реального рукопожатия: силу, температуру руки и структуру человеческой кожи. Манипулятор имеет покрытие из силикона и пористого материала, а встроенный нагревательный элемент ...
  (читать дальше)

Разработан сенсорный экран с направленной обратной связью
Компания NEC совместно с исследователями Токийского технологического института (Япония) продемонстрировала образец сенсорного дисплея со сдвигающейся лицевой панелью. Экран обеспечивает направленную обратную связь: при прикосновении пользователь может почувствовать, где находится виртуальный объект или в каком направлении и с какой скоростью перемещается. Работа системы основана на применении ...
  (читать дальше)

Доля Intel на мировом рынке полупроводников достигла 10-летнего максимума
Компания iSuppli подсчитала, что в 2011 году по всему миру было реализовано полупроводниковой продукции на $311,4 млрд. Рост по отношению к 2010-му, когда объём рынка оценивался в $307,5 млрд, составил около 1,3%. Крупнейшим поставщиком остаётся Intel: за 12 месяцев корпорация реализовала полупроводниковых изделий на $48,7 млрд, что на 20,6% больше по сравнению с 2010-м. iSuppli отмечает, ч...
  (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)