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

  • 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.
    242
  • 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.
    244
  • 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.
    200
  • 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.
    436
  • 10/04/2018

    Российские химики выяснили, как повысить емкость батареек в 1,5 раза

    ​Химики из России нашли способы повысить энергетическую емкость щелочных батареек и аккумуляторов почти в 1,5 раза, изучая свойства концентрированных солей лития, говорится в статье, опубликованной в журнале Electrochimica Acta.
    336
  • 21/12/2017

    Российские химики создали универсальные компоненты для любых лекарств

    Ученые Института живых систем Балтийского федерального университета имени И. Канта с коллегами из Лаборатории химической фармакологии Санкт-Петербургского государственного университета предложили простой способ получения соединений дикарбоновых кислот, которые являются "кирпичиками" для создания практически любых молекул.
    338
  • 15/01/2018

    Российские ученые выяснили, как способ обработки полипропилена влияет на механические свойства конечного изделия

    ​Коллектив учёных, в том числе из Института синтетических полимерных материалов РАН и МФТИ, выяснил, как «правильность» молекул полипропилена и способ обработки влияют на механические свойства конечного изделия.
    414
  • 06/04/2018

    Ученые научились управлять сложной биохимической реакцией с помощью света

    ​Российские химики совместно с коллегой из США объединили в один процесс две химические реакции с разными условиями протекания и получили реакцию, ход которой можно регулировать с помощью света. Результаты работы будут полезны для поиска новых путей получения необходимых соединений и создания «умных» материалов.
    340
  • 21/04/2017

    Красноярские физики получили нанодисперсные порошки для создания аккумуляторов водорода

    Ученые Сибирского федерального университета и Института физики имени Л.В. Киренского СО РАН разработали технологию синтеза нанодисперсных порошков магния, которые могут стать перспективным материалом для изготовления аккумуляторов водорода для автомобильного транспорта.
    1052
  • 17/01/2018

    Разработка ученых обещает прорыв в солнечной энергетике

    ​Группа ученых из России, Германии и Белоруссии создала новый материал, который сулит прорыв в солнечной энергетике, а также разработке новых биологических систем.  Руководитель этого исследования Екатерина Скорб приехала в Санкт-Петербургский университет ИТМО из знаменитого Гарварда, где два года работала у самого цитируемого в мире химика Джорджа Вайтсада.
    337