Исследователи СПбГУ смогли синтезировать микроспирали соединений железа диаметром около 12 микрон - почти в десять раз тоньше человеческого волоса. Их можно будет использовать, например, для создания сенсоров с высокой чувствительностью, а также в качестве миниатюрных электромагнитов или индукторов. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Particle & Particle Systems Characterization.

Обычно создание микроструктур сложной формы - очень трудоемкий процесс: например, чтобы использовать в микроустройстве компонент в форме спирали, сначала необходимо вытянуть проволоку нужного диаметра, а потом сформировать из нее спираль с нужным количеством витков. Поэтому очень важно разработать метод, с помощью которого микроструктуры сложной формы можно будет синтезировать напрямую.

В новой работе ученые СПбГУ описали оригинальный способ создания микроспиралей диаметром от 10 до 20 микрометров. Исследователи смогли показать, что с помощью простых химических реакций можно получить миниатюрные "пружинки" из оксида железа или металлического железа.

Чтобы получить такие микроструктуры, химики усовершенствовали способ синтеза, основанный на взаимодействии реагентов на границе раздела водного раствора и газовой среды. Ранее с помощью этого метода ученые вырастили нанокристаллы неорганических соединений с одно- и двумерной морфологией (стержни и листы), а также сложные структуры в виде наноцветов. Однако, как считают исследователи, главное достоинство метода - возможность получать микро- и нанотрубки с морфологией свитков различных классов неорганических соединений: оксидов, фторидов, сульфидов и так далее.

В работе впервые показано, как микросвитки могут делиться на спирали, причем с помощью тепловой обработки их высоту можно регулировать.

"Всем известен метод самосборки наноструктур, - комментирует один из авторов исследования, профессор СПбГУ Валерий Толстой. - Мы хотим обосновать новый подход при создании микро- и наноразмерных материалов, основанный на управляемой "саморазборке" массива более крупных объектов, открывающий возможности "самопроизвольного" получения упорядоченных нанообъектов с использованием методологии "сверху вниз"".

"Метод синтеза, который развивает наша группа, позволяет легко модифицировать состав микроспиралек, введя в структуру другие элементы, и в результате получить микроспиральки двойного оксида или сплава на основе железа, - добавила один из авторов исследования, старший научный сотрудник СПбГУ Лариса Гулина. - Это значит, что мы можем управлять функциональными свойствами микроспиралек в широком диапазоне для улучшения характеристик изделий на их основе".

Применять эту разработку можно в самых разных областях. Например, порошок из таких спиралек обладает большой удельной поверхностью, что важно при создании эффективных катализаторов или сенсоров с высокой чувствительностью. Электрокаталитические характеристики микроспиралек оксида железа, несмотря на их дешевизну, сравнимы с показателями катализаторов на основе платины, которые широко используются при электролизе воды. С другой стороны, одна спиралька может служить самостоятельным компонентом микроэлектроники, например, оксидная спиралька - электродом микросенсора, а металлическая спиралька, благодаря своей форме и магнитным характеристикам, - электромагнитом или индуктором.

Похожие новости

  • 13/02/2019

    Супергидрофильное покрытие для индивидуальных имплантатов предложили ученые ТПУ

    ​Ученые Томского политехнического университета вместе со своими германскими коллегами из университета Дуйсбург-Эссен предложили использовать сферические наночастицы кальций-фосфата в качестве покрытия для имплантатов из сплава ВТ6.
    251
  • 12/03/2019

    ТГУ разработает новые катализаторы для ресурсосберегающей энергетики

    Проект международного научного коллектива лаборатории каталитических исследований ТГУ получил поддержку Российского научного фонда на разработку новых катализаторов для усовершенствования существующих каталитических технологий и создание технологических решений нового поколения.
    170
  • 08/06/2018

    Российские ученые смоделировали процесс синтеза биотоплива

    ​Российские ученые из Института химии Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) построили термодинамическую модель синтеза биотоплива для жидкой системы. Результаты исследования помогут создать более эффективные способы производства топлива из органического сырья и модифицировать известные еще с XIX века термодинамические правила.
    538
  • 16/04/2019

    Рентген помог российским физикам уточнить структуру воды

    ​Международный коллектив ученых точно измерил силу водородных связей между молекулами воды и опроверг популярную сегодня теорию о том, как устроена эта необычная жидкость. Новое теоретическое описание структуры воды было представлено в журнале Nature Communications.
    163
  • 09/04/2019

    Сибирские ученые оптимизируют работу электронных дисплеев органическими полупроводниками

    ​Ученые Новосибирского государственного университета (НГУ) займутся исследованием свойств органических полупроводников (материалов, используемых в электронике), чтобы повысить эффективность используемых сейчас электронных дисплеев, сообщил ТАСС руководитель лаборатории органической оптоэлектроники НГУ Евгений Мостович.
    181
  • 25/04/2018

    Наночастицы помогут разглядеть белки при экстремально высоких температурах

    ​Российские ученые создали многофункциональное наноустройство из диэлектрических наночастиц на металлической подложке. С его помощью можно определять температуру и состояние окружающих молекул.
    454
  • 31/07/2018

    Пирамида Хеопса может концентрировать радиоволны

    ​Пирамида Хеопса может концентрировать электромагнитную энергию во внутренних камерах и фокусировать ее в пространство под своим основанием. К такому выводу пришли ученые, воздействовавшие на пирамиду радиоволнами, чтобы исследовать ее резонансный электромагнитный отклик.
    980
  • 19/10/2018

    Ученые создали новую гибридную мембрану для водородного топлива

    ​Ученые создали новый материал в виде гибридной мембраны, которую можно использовать для выделения и очистки водорода. Водородное топливо может решить проблему ограниченности природных ресурсов. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда.
    403
  • 05/03/2018

    ​Ученые ТГУ создали алгоритм для расчета фотофизических и люминесцентных характеристик молекул

    ​Ученые кафедры оптики и спектроскопии физического факультета ТГУ с коллегами из Швеции и Финляндии создали алгоритм для расчета фотофизических и люминесцентных характеристик молекул. Благодаря этому алгоритму можно вычислять оптические, люминесцентные (светимость, квантовый выход флуоресценции) свойства молекул и веществ с использованием высокоточных методов квантовой химии.
    756
  • 30/05/2017

    Ученые испытали препараты для лечения сложных случаев наркомании и алкоголизма

    ​Специалисты НИИ психического здоровья Томского национального исследовательского медицинского центра РАН испытали новые методы лечения сложных случаев алкоголизма и наркомании. По данным специалистов, в настоящее время увеличивается число случаев сочетания проявлений наркологической или алкогольной зависимости с другими психическими расстройствами.
    1659