четверг, 28 марта 2024

Физик: гелий поможет России стать лидером в производстве нанопроводов



Физик: гелий поможет России стать лидером в производстве нанопроводов

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, основанной в его лаборатории, и объяснил, почему такие разработки не коммерциализируются в России.

Гелий является одним из самых необычных рутениев в природе. В различие от большинства других веществ, его фактически невозможно превратить в твердую материю, не прикладывая давления, а в водянистом состоянии он образует две форменная одежды 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 результатами, а не классическими законами физики, описывающими поведение жидкости.

Гордон и его коллеги по институту уже много лет читают физические свойства этой формы гелия, пытаясь понять, как они возникают и почему иногда предсказания теории, касающиеся движения гелия и его теплопроводности, не соответствуют результатам экспериментов с реальным материалом.
К примеру, ученых заинтересовывало 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 этих вихрей, как показывают расчеты, проделанные еще Ричардом Фейманом, должна быть меньше, чем диаметр атома, и это утверждение давно является дезидератом жесточайших споров среди ученых. Пытаясь понять, как они устроены, российские ученые горы своротили неожиданное открытие.

Изучая эти вихри, мы случайно обнаружили способ изготовления сверхчистых и длинных нанопроводов из фактически любого материала, в котором всю работу 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 организовываться нанонити из этого металла тучностью в несколько нанометров, рассказывает Гордон. Ученые выяснили, как бактерии- батарейки проводят электричество

Подобное открытие было идеальной неожиданностью для физиков – расчеты показывали, что этот 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 подсмотреть невооруженным глазом.

Продолжая эти эксперименты, физики из Черноголовки получили 30 типов нанопроводов из разных рангов металлов, что является всесветным рекордом, как утверждает Гордон. По его мнению, его лаборатория может легко стать лидером в производстве нанопроводов и изучении их свойств.

Диаметр этих нанонитей и их длина, как объясняет ученый, будут определяться двумя вещами – размерами атомов, из которых они сложены и свойствами этих квантовых воронок, внутри каких они образуются. Воронки, как объясняет Гордон, будет играть роль своеобразного катализатора отдачи, способствуя формированию нанопроводов.

Эти нити возникают благодаря крайне необычному свойству сверхжидкого гелия, о котором никто раньше не подозревал до опытов ученых из Черноголовки. Оказалось, , что при нагреве достаточно крупных частиц драгметалла супер-гелий превращается из самого теплопроницаемого вещества в почти идеальный бокс, не пропускающий тепло наружу.

Благодаря этому, как отмечает физик, его группе удалось создать нанопровода из 30 разных видов металлов, в том числе вольфрама, самого тугоплавкого элемента Вселенной, какой нагревается внутри жидкого гелия до температуры примерно в 6700 градусов Кельвина фактически мгновенно, если осветить его лазером.

В царстве одномерных объектов

По словам 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 передали очень точные замеры температуры внутри капли супер-гелия, полученные при помощи световых термометров и показали, что метал действительно пополняется, как при их плавке, другие ученые убедились в том, что методика Гордона действительно работает.

Нанопровода такой толщины и чистоты, как отмечает учитель, обладают целым рядом диковинных свойств – к примеру, они часто бывают шаткими 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 эти 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 невеликих 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 действительного 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 делюсь 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 получать 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 изучений и поможет нам коммерциалиализоваться, но такого, к сожалению, нет.

Это, скорее, проблема даже не в плоскости законов, которые регулируют эту сферу, а в бегущей практике. Не будет новинка, 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 получить сложно. Мы с удовольствием выслушали бы идеи, какие пом огли бы нам чикнуть эту проблему.

— Можно ли подобным образом готовить 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 увидать гораздо сложнее. Вполне возможно, что такие нити будут обладать интересными свойствами, но их нужно сначала увидеть, чтобы начать изучать их свойства.

— 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 хуже, чем ваша методика?

— Почему наша разработка важна? Существует три ранга нанообъектов – безразмерные наночастицы-точки, одномерные нанонити и двумерные пленки. Наночастицы и нанопленки уже научились изготовлять универсальным рецептом, однако для нанонитей этот методики до нашего открытия не было известно.

Наша методика позволяет готовить их очень чисто, все, от мала до большого свободными от любых примесей. К примеру, бактерии, способные формировать нанонити, могут делать их только из наночастиц золота, а серебро они отказываются есть, причем эти нити нужно очищать от следов микробов. Придется подбирать бактерии под каждый тип металла.


Редактор рубрики

Место события на карте мира:







комментарии (0)




Другие интересные новости


Видео новости на сегодня

Путин: наш новый нацпроект называется "Семья"




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