20 сентября 2019, пятница, 04:15
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

24 августа 2018, 10:27

Синтезированы микротрубки из сжимающегося при нагревании материала

Микротрубки фторида скандия
Микротрубки фторида скандия
Источник: Лариса Гулина

Исследователи Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) впервые получили тонкостенные микротрубки из фторида скандия – материала, сжимающегося при нагревании. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ). Статья ученых опубликована в журнале Inorganic Chemistry. Кратко о полученных результатах сообщается в пресс-релизе РНФ.

Большая часть известных человечеству материалов расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении. Дело в том, что атомы твердого тела зафиксированы в одной точке кристаллической решетки и при температуре, отличной от абсолютного нуля, колеблются относительно положения своего равновесия. Амплитуда таких колебаний зависит от внутренней энергии кристалла, которая, в свою очередь, определяется его температурой. Увеличение температуры приводит к росту энергии атомов и амплитуды их колебаний. Таким образом, атомам требуется больше свободного пространства, из-за чего кристалл расширяется. Аналогичные процессы происходят, когда материал сжимается при понижении температуры.

Из этого правила, однако, есть исключения. Некоторые материалы проявляют аномальные свойства и способны сжиматься при нагревании, а расширяться при охлаждении. Ученые объясняют это тем, что подобные материалы содержат в себе атомные микроструктуры в форме тетраэдров и октаэдров, которые при нагревании смещаются более компактно, и общий объем кристалла уменьшается. Один из таких удивительных материалов – фторид скандия. Он отличается относительно простой кристаллической решеткой и большим диапазоном температур (от 10 до 1100 кельвинов) проявления аномальных термических свойств.

Ученые кафедры химии твердого тела СПбГУ разработали уникальную методику получения микротрубок из фторида скандия. В своей предыдущей работе исследователи смогли получить стержни фторида скандия и выяснили, что они кристаллизуются в ранее неизвестной модификации. Эта работа послужила отправной точкой для нового исследования, в рамках которого ученые путем точной настройки условий синтеза: состава, концентрации и рН жидкой фазы – смогли получить полые микротрубки.

Сам процесс кристаллизации протекает на границе раздела двух фаз: водного раствора нитрата скандия и газообразной фтороводородной кислоты. В результате реакции этих двух веществ на поверхности раствора образуются кристаллы нового соединения – фторида скандия. Изменение условий реакции позволяет получать различные формы кристаллов.

«В работе продемонстрирована пока только возможность синтеза тонкостенных микротрубок. На следующем этапе мы изучим термическое поведение синтезированных полых кристаллов для составления рекомендаций по их применению. В частности, на основе фторида скандия можно создавать материалы с программируемым термическим поведением, но для этого нужно изучить возможности получения композитных материалов с помощью нашего метода. И, наконец, наши результаты имеют фундаментальное значение. Мы будем пытаться адаптировать разработанную методику синтеза микротрубок для получения других неорганических материалов с подобной морфологией», – говорит автор исследования, кандидат химических наук, старший научный сотрудник кафедры химии твердого тела СПбГУ Лариса Гулина.

По словам ученых, полученные ими микротрубки необходимы во многих областях, в частности для защиты высокоточных компонентов микроэлектромеханических систем от теплового расширения. Полая трубка, сжимающаяся при нагревании, может обладать особыми преимуществами при использовании, например, в качестве защитного контейнера.

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология клонирование комета кометы компаративистика космос культура лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство школа экология эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса глобальное потепление грипп информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.