5 Февраля 2017
МОСКВА, 5 февраля Профессор Евгений Гордон из Института проблем химической физики РАН в Черноголовке рассказал об уникальной методике производства сверхчистых и сверхтонких нанопроводов в жидком гелии, образованной в его лаборатории, и объяснил, почему такие разработки не коммерциализируются в России.
Гелий прибывает одним из самых необычных иттриев в природе. В отличие от большинства других веществ, его фактически невозможно превратить в твердую материю, не прикладывая давления, а в плывучем состоянии он образует две опалубки с совершенно разными свойствами – обычный жидкий гелий, который используют для охлаждения спутников в космосе, и сверхтекучий гелий-II.
Гелий-II, как рассказывает Гордон, представляет собой не обычную материю, а экзотическую квантовую жидкость – субстанцию, свойства которой определяются квантовыми видимый результатами, а не классическими законами физики, описывающими поведение воды.
Гордон и его коллеги по институту уже много лет исследуют физические свойства этой формы гелия, пытаясь понять, как они возникают и почему иногда предсказания теории, касающиеся перемещения гелия и его теплопроводности, не соответствуют результатам экспериментов с реальным материалом.
К примеру, ученых увлекало то, почему жидкий гелий не всегда остается на месте, когда сосуд с ним вращают, как то пророчит теория.
Причиной этого, как считают сегодня физики, является то, что внутри сверхжидкого гелия возникают своеобразные квантовые вихри, заставляющие атомы гелия двигаться при вращении сосуда.
Буря в гелиевом стакане
Толщина ножки в данных вихрей, как показывают расчеты, проделанные еще Ричардом Фейманом, должна быть меньше, чем диаметр атома, и это утверждение давно является предметом жесточайших споров среди ученых. Пытаясь понять, как они устроены, российские ученые свершили неожиданное открытие.
Изучая эти вихри, мы случайно отворили способ изготовления сверхчистых и длинных нанопроводов из фактически любого стройматериала, в котором всю деятельность за нас исполняет природа. Когда мы поместили в каплю жидкого гелия фрагмент металла и нагрели его при помощи луча, мы обнаружили, что в этих вихрях начали созревать нанонити из этого металла тучностью в несколько нанометров, рассказывает Гордон. Ученые выяснили, как бактерии- батарейки проводят электричество
Подобное открытие было красивой неожиданностью для физиков – расчеты показывали, что такой процесс должен был вести к формированию фрактальных наночастиц, но не одномерных и сверхтонких нитей. Однако результаты опытов говорили об обратном – при долгой работе лазера нанонитей в ванне с гелием стало так много, вспоминает ученый, что их можно было представить невооруженным глазом.
Продолжая эти эксперименты, физики из Черноголовки получили 30 типов нанопроводов из разных типов металлов, что является международным рекордом, как утверждает Гордон. По его мнению, его лаборатория может легко стать лидером в производстве нанопроводов и изучении их свойств.
Диаметр в данных нанонитей и их длина, как объясняет ученый, будут определяться двумя вещами – размерами атомов, из которых они сложены и свойствами в данных квантовых воронок, внутри которых они образуются. Воронки, как объясняет Гордон, будет играть роль своеобразного катализатора преципитации, способствуя формированию нанопроводов.
Эти нити возникают благодаря крайне необычному качеству сверхжидкого гелия, о котором никто раньше не подозревал до опытов ученых из Черноголовки. Оказалось, , что при нагреве достаточно крупных частиц тяжелый металла супер-гелий превращается из самого теплопроницаемого вещества в почти идеальный гетинакс, не пропускающий тепло наружу.
Благодаря этому, как отмечает физик, его команде удалось создать нанопровода из 30 разных видов металлов, в том числе вольфрама, пожалуй самого тугоплавкого элемента Вселенной, который нагревается внутри жидкого гелия до температуры примерно в 6700 десцендентов Кельвина фактически мгновенно, если осветить его лазером.
В царстве одномерных объектов
По понятиям Гордона, изначально им никто не поверил никто не ожидал, что тугоплавкие металлы будут плавиться внутри столь холодной среды и при этом не разрушать ее. Только когда российские физики увидели очень точные замеры температуры внутри капли супер-гелия, полученные при помощи световых термометров и показали, что метал действительно дополняется, как при их плавке, другие ученые убедились в том, что методика Гордона действительно работает.
Нанопровода такой толщины и чистоты, как отмечает радиофизик, обладают целым рядом диковинных свойств – к примеру, они часто бывают малоустойчивыми при комнатной температуре и разрушаются без внешнего вмешательства за достаточно быстрое время, от нескольких часов до нескольких месяцев.
Как полагают ученые, это происходит по той причине, что такие провода ведут себя, как жидкость, и постепенно подразделяются на капли, если эти нити обладают достаточно небольшой тучностью. Кроме того, они обладают интересными электрическими свойствами, похожими на сверхпроводниковые, а также необычно сильно ускоряют синтетические реакции даже в самых очень низких количествах.
Подобные катализаторы, как считает Гордон, могут осуществить революцию в химии, так как многие вещества – к примеру, золото – являются инертными в обычном виде и становятся невысокого активными при превращении в нанонити и наночастицы.
Помимо чистых металлов, подобную же методику можно использовать для получения одномерных структур из сплавов и других материалов. К примеру, Гордон и его коллеги попытались изготовить провода из углерода, однако это не получилось сделать из-за того, что испарение углерода требует еще более высоких температур.
— Заинтересовались ли вашей разработкой в Роснано или других корпорациях, занимающихся нанотехнологиями?
— Пока нет, мы не было никаких идей по коммерциализации наших идей. Единственное, что меня спрашивают коллеги из других стран, и я с ними разделяюсь информацией.
— Зачастую получается, что российские разработки патентуются за рубежом и становятся чужими технологиями, думали ли вы о получении патентов на данную методику выращивания нанонитей?
— К сожалению, наша жизнь такая, что если я сделаю это, то я не смогу строить гранты. Сегодня я могу получить достаточно большие гранты от Российского научного фонда только в том случае, если я буду публиковать все, что мы открываем. Представьте себе ситуацию – как только я начинаю говорить о возможных патентах, кто-то начнет говорить о возможности спонсирования наших исследований и поможет нам коммерциалиализоваться, но такого, к сожалению, нет.
Это, скорее, проблема даже не в области законов, которые регулируют эту сферу, а в струящейся практике. Не будет инновация, если за исследования не будут платить. Никто мне за красивые глаза и знание физики не платит, и все существующие гранты предусматривают публикацию четырех статей в год, и времени на коммерцию не остается. Выход здесь наладить сложно. Мы с удовольствием выслушали бы идеи, которые пом огли бы нам снять эту проблему.
— Можно ли подобным образом выпекать только структуры из атомов, или можно использовать данную методику для склеивания полимерных нитей и других сложных молекул?
— Почему, в принципе это возможно, и я хотел заниматься полимерами. Хитрость состоит в том, что полимеры гораздо сложнее увидеть, чем нанонити из металлов. Металлы легко увидеть в электронный микроскоп, а полимеры заявить гораздо сложнее. Вполне возможно, что такие нити будут обладать интересными свойствами, но их нужно сначала увидеть, чтобы начать изучать их качества.
— Пригодится ли данная методика для изготовления поверхностных сверхпроводников?
— Мы пока этого не делали, но идея, безусловно, интересная.
— Существуют и иные методики изготовления нанонитей, чем они очень хуже, чем ваша методика?
— Почему наша разработка важна? Существует три типа нанообъектов – безразмерные наночастицы-точки, одномерные нанонити и двумерные пленки. Наночастицы и нанопленки уже научились изготовлять универсальным манером, однако для нанонитей такой методики до нашего открытия не было известно.
Наша методика позволяет выпекать их очень чисто, абсолютно свободными от любых примесей. К примеру, бактерии, способные формировать нанонити, могут делать их только из наночастиц золота, а серебро они отказываются есть, причем такие нити нужно очищать от следов микробов. Придется подбирать бактерии под каждый тип металла.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....