пятница, 29 марта 2024

Ученые создали сенсор из графена, позволяющий определять тяжелые металлы



Ученые создали сенсор из графена, позволяющий определять тяжелые металлы

7 Сентября 2017

МОСКВА, 7 сентября — Команда ведущих мировых ученых из НИТУ МИСиС, Университета Линчёпинга (Швеция), Института проблем материаловедения имени Францевича НАНУ (Украина) и Тринити государственный колледжа (Ирландия) выяснила, как можно использовать графен в качестве сенсора на тяжелые молибдены. Статья с результатами работы опубликована в журнале группы Nature Scientific Reports.

Открытие первого в мире двумерного материала графена инициировало появление огромной области науки, связанной с его изучением. Графен отличается от других веществ тем, что длина свободного пробега электронов в нем очень высока. Поэтому ученые очень надеются использовать данный материал в электронике.
Однако на пути применения графена в электронике встала проблема: любое препятствие на пути электронов атомы металлов или дефекты в кристаллической решетке существенно уменьшает длину свободного пробега электронов и меняет свойства материала. Если для Нобелевской премии было достаточно отслоить палетку графена от графитового стержня при помощи клейкой ленты, то для промышленного использования графена нужны намного более аккуратные технологии, обеспечивающие воспроизводимость результатов. Поэтому чистота материала играет критическую роль.

Получить образцы графена, которые можно было бы применить в электронике, ученые пока не смогли. Однако додумались, как превратить недостаток в преимущество: графен может быть использован как сенсор! И тут на первый план по важности в применении слезают миниатюрные размеры такого сенсора. Дело в том, что даже кусочек из 30-50 атомов углерода, собранный в графеновую структуру (или в так называемую наноточку), может работать как сенсор. А это создает очевидные конкурентные преимущества по сравнению с другими видами датчиков.

Выбор молибденов обусловлен тем, что они образуют наиболее ядовитые примеси, какие только имеются в воде. Возможность быстрого и аккуратного их детектирования весьма актуальная задача, поясняет один из авторов работы, руководитель лаборатории Моделирование и разработка новых материалов НИТУ МИСиС и профессор Линчёпингского университета Игорь Абрикосов.

В качестве модельного был наладил сверхчистый графен, который добывают в Университете Линчёпинга, он получается при нагревании карбида кремния. При достижении определенной температуры атомы кремния исчезают, а атомы углерода задерживаются в нужной конфигурации.

При помощи разработанных компиляторами работы методов квантово-механических расчетов, а также суперкомпьютеров НИТУ МИСиС и Университета Линчёпинга ученые оценили, как ртуть, металл и свинец, осаждаясь на небольшие пластинки графена, меняют его проводимость. Также изыскатели вычислили, насколько хорошо отмеченные элементы притягиваются к графену и как они мигрируют по его поверхности (эти параметры стабильным для фундаментального понимания того, можно ли сделать сенсор на основе графена многоразовым).

Одним из самых интересных результатов встало то, что у графена при осаждении на него каждого из трех ионов тяжелых молибденов видно, как смещается выбор поглощения, из чего можно сделать вывод, какой именно элемент осел. Это идеальное условие для того, чтобы использовать графен в качестве рецептора, подчеркнул учитель Абрикосов. Для каждого элемента и для каждой его концентрации можно выстроить эту градуировочную шкалу. Приборы, фиксирующие полосы поглощения, давно разработаны, так, что с фиксацией изменений в спектре проблем не возникнет.

Также исследователи вычислили ряд важнейших параметров взаимодействия тяжелых металлов с графеном энергии сорбции, диффузионные и миграционные барьеры, то есть дана очень хорошая фундаментальная характеристика взаимодействия таких элементов с графеном, которая станет основой для дальнейших работ экспериментаторов и инженеров при непосредственном конструировании датчиков.


Редактор рубрики

Место события на карте мира:







комментарии (0)




Другие интересные новости


Видео новости на сегодня

Президент предложил снизить долговую нагрузку субъектов РФ




Популярное на сегодня

Автоматизированная система анализа заголовков новостей с поиском популярных слов.
Автоматизированная система анализа заголовков новостей
Данные обновляются каждые полчаса.

Эмоции на сегодня

Анализ эмоциональной составляющей новостей.
Анализ эмоциональной составляющей новостей .

Данные обновляются каждые полчаса.

Страны и города

Соотношение количества новостей из разных точек Земли за сутки.
Соотношение количества новостей из разных точек Земли .

Данные обновляются каждые полчаса.

Валюты

Рейтинг валют участвующих в новостях.
Рейтинг валют участвующих в новостях .

Данные обновляются каждые полчаса.





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....

Новости шоу-бизнеса

Суд рассмотрит иск экс-супруги Бондарчука о разделе имущества

МОСКВА, 28 марта Симоновский суд Москвы 22 апреля начнет процесс по иску катерины Бондарчук (Рудской), имевшейся жены режиссера Федора Бондарчука, о разделе совместно нажитого имущества, сказали в суде. Рудская настаивает на видоизмененье соглашения о разделе имущества, нажитого в период свода. Подробности … Прочитать