• Читателям
  • Авторам
  • Партнерам
  • Студентам
  • Библиотекам
  • Рекламодателям
  • Контакты
  • Язык: English version
214
Раздел: Химия
Мир глазами науки. Кристаллический  «трансформер»

Мир глазами науки. Кристаллический «трансформер»

В этом выпуске мы продолжаем рубрику «Наука в картинках», публикации в которой призваны с помощью яркой и выразительной визуализации научного факта знакомить читателей с актуальными и сложными вопросами науки и просто любопытными природными феноменами

Интерес к двумерным и квазидвумерным наноструктурам, который возник еще в прошлом веке, резко возрос после открытия в 2004 г. графена, представляющего собой «двумерный» графит: слой атомов углерода, соединенных в кристаллическую решетку, толщиной всего в один атом. Это открытие уже в 2010 г. было удостоено Нобелевской премии по физике, а значительный прогресс, достигнутый за короткое время в области химии и физики графена, побудил ученых к поиску других 2D-материалов.

Чешуйки соединения иттрия [Y₈(OH)₂₀×(H₂O)n](NO₃)₄, получаемого при комбинированной гидротермально-микроволновой обработке, состоят из слоев субнанометровой толщины, расстояние между которыми зависит от вида ионов, располагающихся в межслоевом пространстве. В свою очередь, такие чешуйки могут далее объединяться с образованием, например, ажурных микросфер (вверху)

Оказалось, что способность графита к расщеплению на отдельные слои не уникальна: подобным образом можно получить, например, монослои нитрида бора, дисульфида молибдена и других соединений. В 2010 г. было обнаружено, что для создания разнообразных 2D-материалов можно использовать гидроксиды редкоземельных металлов, имеющие слоистую структуру. Более того, такие гидроксиды сами по себе хороши в качестве люминесцентных, магнитных и биоматериалов, поскольку их функциональные свойства можно контролировать как варьированием состава слоистой матрицы, так и внедрением различных анионов в межслоевое пространство.

Можно ли из плоского листа фанеры сделать сферу или другую объемную фигуру? Не торопитесь с ответом: судя по приведенной фотографии, вещество с двумерной слоистой структурой может кристаллизоваться в объекты самой причудливой формы

Основной проблемой, ограничивающей возможности направленного исследования свойств и практического использования слоистых гидроксидов редкоземельных металлов, является большая (до нескольких суток) продолжительность их синтеза. Сотрудниками Института общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова РАН (Москва) была предложена новая методика быстрого (в течение 1 ч) синтеза, основанная на использовании микроволнового нагрева, который способен значительно ускорять многие химические реакции.

Иногда в зависимости от условий синтеза морфология образующихся частиц меняется в широких пределах: например, при упаковке слоистых пластин могут образовываться необычные частицы сферической формы. Введение органических анионов большого размера в такие частицы позволило строго контролировать расстояние между индивидуальными слоями, образующими пластины.

К. х. н. О. С. Иванова, к. х. н. А. Е. Баранчиков, д. х. н. В. К. Иванов (Институт общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова РАН, Москва)

Микрофотографии получены с использованием растрового электронного микроскопа Carl Zeiss NVision 40

Понравилось? Поделись с друзьями!

Подпишись на еженедельную e-mail рассылку!

comments powered by HyperComments
Ключевые слова