Ученые МФТИ придумали способ измерения размеров нанотрубок в растворе
18 апреля 2017
Фото: Пресс-служба МФТИ
Углеродные нанотрубки и нановолокна являются очень прочным и гибким наноматериалом с высокой электро- и теплопроводностью, по своим свойствам не имеющим аналогов. Сегодня трудно назвать отрасль, в которой они не используются, потому что область их применения постоянно расширяется. Потребность в измерении нанотрубок существует во всех случаях, когда они используются при производстве, например, при производстве литий-ионных аккумуляторов для повышения энергоёмкости.
Но, несмотря на полезные свойства нанотрубок, использовать их достаточно сложно именно из-за малых размеров. Для работ с нанотрубками используются коллоидные растворы - смесь двух веществ, которая отличается от раствора тем, что одно вещество не растворяется в другом, а распределено там в виде мелких частиц. При приготовлении и применении коллоидных растворов нанотрубок важно, чтобы нанообъекты были распределены в объёме растворителя однородно и не слипались - от этого качества принципиально зависят свойства получаемых наноматериалов. Поэтому в промышленной технологии важно контролировать состав коллоидного раствора и уметь быстро измерять длину и диаметр цилиндрических нанообъектов и степень их слипания в жидкости.
Для того, чтобы вычислить длину и диаметр нанотрубок, ученые предложили использовать метод ультразвуковой спектроскопии. Учёные пропустили ультразвук через «раствор» с одинаково направленными нанотрубками и через такой же «раствор», но с хаотично ориентированными нанотрубками. По затуханию ультразвука в этих двух состояниях нанотрубок оказалось возможным определить их диаметр и длину с достаточной точностью, без разбавления или высушивания образца.
«Опираясь на теоретические предсказания, авторы исследования предложили измерять спектры затухания ультразвука для двух состояний коллоида с цилиндрическими наночастицами. Одно состояние — это когда наноцилиндры направлены хаотично. Второе состояние — когда наноцилиндры направлены в одну сторону и перпендикулярны направлению тестирующих ультразвуковых волн. В последнем случае затухание ультразвука зависит только от диаметра цилиндрических объектов, что позволяет его измерить независимо. Сравнивая два спектра, можно получить соотношение длины и диаметра, а зная диаметр, несложно вычислить длину», - поясняется в сообщении.
В ходе эксперимента ученые применили предложенный ими метод для трёх водных коллоидов на базе трёх видов углеродных наноцилиндров. Чтобы проверить надёжность метода, размеры нанообъектов были измерены с помощью просвечивающего электронного микроскопа и атомно-силового микроскопа.
Как показали исследования, метод позволяет изменить размеры нанотрубок в растворе, не прикасаясь к ним и не извлекая их из раствора. Как полагают исследователи, методика может быть применимы для работы и с другими наноматериалами.
«Созданный метод применим для определения диаметра и длины длинномерных нанообъектов любого состава. В данном исследовании в качестве объектов выбрали именно углеродные наноматериалы ввиду их высокой актуальности. Мы разработали метод для измерения размеров цилиндрических нанообъектов, у которых длина гораздо больше диаметра. Считаем, что похожий метод можно применить и для обратной ситуации: когда диаметр много больше длины, то есть для нанодисков, к которым, в частности, относится и графен», – приводятся в тесте пояснения член-корреспондента РАН, д.ф.-м.н., директора Физтех-школы электроники, фотоники и молекулярной физики, руководителя исследования Виктора Иванова.
- 25 марта 2024 В мире будет расти глобальная конкуренция за обладание редкоземельным сырьем — Андрей Шевченко
- 21 марта 2024 Ассоциация РМ и РЗМ и Национальная ассоциация производителей источников тока «РУСБАТ» заключили соглашение о сотрудничестве Новости 21 марта 2024
- 19 марта 2024 Руслан Димухамедов выступил на III отраслевой конференции «Редкие и редкоземельные металлы»
- 18 марта 2024 Журнал «Редкие земли» на заседании Горного совета Северо-Западного федерального округа
- 18 марта 2024 Горнорудный дивизион Росатома расширяет выпуск редкоземельной продукции. При участии СМЗ выплавлен первый слиток металлического тантала
- 15 марта 2024 Соликамск отметил день рождения магниевого завода
- 7 марта 2024 III Отраслевая конференция «Редкие и Редкоземельные металлы»
- 2 марта 2024 Владимир Путин поручил нацелить геологоразведку на поиск редкоземельных материалов и другого сырья для экономики
- 16 февраля 2024 Замминистра ответил на вопросы журнала Редкие земли
- 15 февраля 2024 Андрей Андрианов о запуске в России производства постоянных редкоземельных магнитов
- 15 февраля 2024 Ключевые успехи российской промышленности представили на выставке-форуме «Россия»
- 13 февраля 2024 Дойти до конца цепочки
- 12 февраля 2024 Журнал «Редкие земли» на Торжественном вечере, посвящённом 300-летию Российской академии наук
- 7 февраля 2024 «Нет ничего выше и прекраснее, чем давать счастье многим людям», — Людвиг ван Бетховен.
- 22 января 2024 «ПУШКИНСКИЙ ВЕЧЕР» в Усадьбе Салтыковых-Чертковых