Специалисты Института химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского СО РАН совместно с коллегами из Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН провели серию экспериментов, в ходе которых образцы различных твердых материалов с тонким слоем воды на поверхности — среди них, например, латунь, свинец, а также углерод — облучали сфокусированным терагерцовым излучением. В результате этого воздействия формируются наносуспензии, или взвеси. Вещества в такой форме активно применяются в химической промышленности, а также при производстве электроники. Исследования проводились на Новосибирском лазере на свободных электронах (ЛСЭ) в Центре коллективного пользования «Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения».

Наноразмерные, с частицами до 100 нм, суспензии и порошки востребованы в различных областях промышленности. Поскольку спрос на них растет день ото дня, специалисты ищут новые способы их получения. Однако существует ряд нюансов: в каждом конкретном случае нужны материалы со своими уникальными свойствами — состав, форма частиц, кристаллические характеристики. Кроме того, методы получения должны быть экономически выгодными. Традиционно нанопорошки получают путем измельчения исходных веществ на специальных мельницах, но при таком способе трудно получить порошки с частицами одинакового размера, к тому же компоненты могут вступать в химические реакции друг с другом, что отрицательно сказывается на качестве конечного продукта. Команда новосибирских ученых в ходе экспериментов на Новосибирском ЛСЭ обнаружила интересный феномен, на основе которого возможно разработать новую технологию получения нанопорошков с однородными частицами и абсолютно произвольным составом.

«Изначально мы подвергали воздействию лазера диатомовые водоросли, которые находились в воде, в латунном контейнере, — рассказывает старший научный сотрудник ИХКГ СО РАН кандидат химических наук Александр Сергеевич Козлов. — Мы заметили, что раствор окрашивается, и, чтобы выяснить причину, исследовали его на атомно-силовом, оптическом и электронном микроскопах. В ходе исследований мы пришли к выводу, что под действием излучения у нас получилась своеобразная латунная стружка, которая и послужила "красителем" для раствора».

По словам Александра Козлова, после латуни исследователи экспериментировали с различными материалами, например, графитом, керамикой, свинцовыми сплавами и другими веществами. В результате было установлено, что под действием терагерцового излучения аналогичным образом разрушаются практически все твердые материалы, кроме, например, стекла и пластика. Ученые предполагают, что это связано с особенностями структуры: наличие кристаллической решетки – необходимое условие для получения нанопорошков при помощи ЛСЭ.

Еще одно обязательное условие — наличие тонкого слоя воды, потому что без него излучение просто отразится от поверхности материала. В данном случае вода работает как своеобразный преобразователь, который превращает оптическое излучение в ультразвук.

«Излучение нашего лазера состоит из коротких импульсов длительностью ~100 пикосекунд, которые следуют друг за другом с частотой 5.6 МГц (то есть 5 млн. 600 тыс. импульсов в секунду), — объясняет ведущий научный сотрудник ИЯФ СО РАН кандидат физико-математических наук Олег Александрович Шевченко. — При этом каждый из множества поступающих импульсов можно образно сравнить с молотком, который ударяет по наковальне — поверхности воды».

Сейчас «глубина» действия излучения всего несколько микрон, поэтому чтобы получить даже один грамм порошка, придется облучать материал целый день, при том, что длительность каждого «сеанса» — секунды. Но специалисты отмечают, что технически возможно сделать «проточную» установку, которая будет работать непрерывно и позволит производить нанопорошки, в объемах, достаточных для лабораторных применений.

Результаты представлены научному сообществу на конференции «Синхротронное и терагерцовое излучение: генерация и применение (SFR-2018)». Работы по определению и достижению требуемых параметров работы Новосибирского ЛСЭ выполнены при поддержке гранта РНФ №14-50-00080.

Пресс-служба ИЯФ СО РАН

Источники

Найден способ получения наноразмерных порошков и суспензий с помощью терагерцового излучения
Российское атомное сообщество (atomic-energy.ru), 11/10/2018
Найден способ получения наноразмерных порошков и суспензий с помощью терагерцового излучения
Наука в Сибири (sbras.info), 11/10/2018
Новый способ получения наноразмерных порошков и суспензий
Академгородок (academcity.org), 11/10/2018
Найден способ получения наноразмерных порошков и суспензий с помощью терагерцового излучения
Институт ядерной физики имени Г.И.Будкера СО РАН, 11/10/2018
Новосибирские ученые нашли способ получать однородные нанопорошки из любого вещества
ИА Flashsiberia, 11/10/2018
Сотрудники двух институтов Академгородка получили наноразмерный порошок с помощью терагерцового излучения
Академия новостей (academ.info), 11/10/2018
Сибирские ученые нашли новый способ получения нанопорошков, необходимых в промышленности
Новости@Rambler.ru, 11/10/2018
Сибирские ученые нашли новый способ получения нанопорошков, необходимых в промышленности
ТАСС, 11/10/2018
Новосибирские ученые получили нанопорошки с помощью излучения
Российская газета (rg.ru), 11/10/2018
Сибирские ученые получили нанопорошки с помощью терагерцового излучения - новости на сегодня 11.10.2018
News2world.net, 11/10/2018
Сибирские ученые получили нанопорошки с помощью терагерцового излучения
Новости@Rambler.ru, 11/10/2018
Сибирские ученые получили нанопорошки с помощью терагерцового излучения
РИА Новости, 11/10/2018
ИЯФ СО РАН
ФСМНО (sciencemon.ru), 11/10/2018
Раздевающие лучи помогли физикам из России создать идеальный нанопорошок - новости на сегодня 11.10.2018
News2world.net, 11/10/2018
"Раздевающие лучи" помогли физикам из России создать идеальный нанопорошок
Новости@Rambler.ru, 11/10/2018
"Раздевающие лучи" помогли физикам из России создать идеальный нанопорошок
РИА Новости, 11/10/2018
Сибирские ученые научились делать самые тонкие порошки для промышленности
БК55 (bk55.ru), 14/10/2018
Найден способ получения наноразмерных порошков и суспензий с помощью терагерцового излучения
SMIonline (so-l.ru), 11/10/2018
Ученые ИХКГ СО РАН и ИЯФ СО РАН нашли способ получения нанопорошков и суспензий с помощью терагерцового излучения
1k.com.ua, 21/10/2018

Похожие новости

  • 29/04/2020

    Ученые сравнили химический состав курильского чая из Приморского края и Республики Бурятия

    ​Специалисты Амурского филиала Ботанического сада-института ДВО РАН (АФ БСИ ДВО РАН) и Центрального сибирского ботанического сада СО РАН (ЦСБС СО РАН) совместно с коллегами из Института химической кинетики и горения СО РАН (ИХКГ СО РАН) и Института ядерной физики им.
    642
  • 18/06/2020

    Цитируемые ученые ТПУ: ториевый реактор, циркониевая керамика и скаффолды, покрытые пленкой оксида графена

    ​Проект «Цитируемые ученые ТПУ» подводит итоги публикационной активности ученых Томского политехнического университета за май. Самый высокоцитируемый соавтор статей ученых ТПУ имеет индекс Хирша 38, а самый высокорейтинговый журнал — импакт-фактор 4,507.
    280
  • 17/10/2019

    Кремниевый детектор в 5 раз улучшил качество «картинки» на станции синхротронного излучения

    Ученые Института ядерной физики СО РАН им. Г.И. Будкера (ИЯФ СО РАН) и НГТУ НЭТИ разработали и изготовили детектор рентгеновского излучения на основе кремниевого микрополоскового сенсора для синхротронной станции «Плазма» на накопителе ВЭПП-4.
    643
  • 11/05/2020

    Новый эксперимент улучшит понимание работы прототипа нейтронного источника

    ​​Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и Института прикладной физики РАН (ИПФ РАН) реализуют проект, посвященный исследованию физики удержания энергичных ионов в открытой магнитной ловушке ГДЛ (газодинамическая ловушка) ИЯФ СО РАН.
    386
  • 31/01/2020

    Ученые установили, что радиационная обработка улучшает свойства ракетного топлива

    ​​Специалисты Института химии твердого тела и механохимии СО РАН и Федерального научно-производственного центра «Алтай» провели на промышленном ускорителе ИЛУ-6 серию экспериментов по радиационно-химической модификации полимера, который выполняет функцию связующего агента между различными компонентами в твердотопливных ракетных двигателях.
    715
  • 26/12/2016

    В ИЯФ СО РАН разрабатывают новый способ лечения опухолей мозга

    ​Сотрудники Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН исследуют метод микропучковой рентгеновской терапии злокачественных опухолей мозга. Уже проведены пробные эксперименты по облучению клеточных культур глиомы человека с добавлением наночастиц оксида марганца.
    2120
  • 03/07/2020

    Создан новый полимер для рентгеновской литографии

    ​​Ученые Новосибирского института органической химии СО РАН (НИОХ СО РАН) синтезировали акрилат-силоксановый гибридный мономер – фотополимерный материал c добавлением кремния, который обладает чувствительностью к синхротронному излучению (СИ) и хорошо подходит для создания сложных микроструктур на твердых подложках методом рентгеновской литографии.
    564
  • 20/02/2019

    Новосибирские ученые исследовали воздействие мощного терагерцового излучения на мышечные ткани

    ​Ученые Института химической кинетики и горения им. В.В. Воеводского СО РАН (ИХКГ СО РАН) и Новосибирского государственного медицинского университета совместно с коллегами из Института ядерной физики им.
    1265
  • 21/10/2019

    Как делают науку в Сибири

    Чем живет сибирская наука? Обычно мы слышим об ученых либо в связи с прорывными и особо интересными открытиями. Либо благодаря созданию новых научных объектов, таких как ЦКП СКИФ. Либо, как это ни печально, из-за каких-либо конфликтов.
    1184
  • 22/07/2019

    Спиновые технологии будут развивать в Новосибирске

    Главный научный сотрудник Международного томографического центра СО РАН доктор физико-математических наук Александра Вадимовна Юрковская получила награду Фонда Александра фон Гумбольдта (Германия) за инициативный проект «Перспективные спиновые технологии» (Emerging spin technology), призванный привлечь молодых ученых к работе в этой области.
    578