Разработка российских ученых может стать прорывом в производстве минеральных удобрений, взрывчатки, многих полимеров и лекарств. Словом, почти везде, где действующим лицом является азот. Казалось бы, в чем проблема? Ведь из этого газа почти на 80 процентов состоит воздух. Бери и работай с ним. Но с другой стороны, слово "азот" по-гречески означает безжизненный, его молекула самая прочная из всех известных.

Говоря образно, на азоте получили Нобелевские премии такие корифеи науки, как Оствальд, Нернст, Габер и Бош. Все они бились над тем, как наиболее эффективно и менее энергозатратно разорвать молекулу азота, чтобы, в частности, получить аммиак. Вещество, которое является основой для производства удобрений. Сегодня его получают по методу Габера-Боша при температурах 300-500 С и давлениях 200-300 атмосфер с использованием катализаторов. И хотя метод крайне энергозатратен (на него расходуется около 2 процентов мировых затрат энергии), цена продукции высока, но именно он стал основой "зеленой революции", которая позволила накормить миллиарды жителей Земли. А авторы технологии удостоены самой престижной научной премии.

Наука вот уже много лет ищет, как упростить технологию, сделать ее дешевле. Однако без особых успехов. Неожиданное решение предложили российские ученые ВНИИ физико-технических и радиотехнических измерений: применить для разрыва молекулы азота... алмаз! Точнее наноалмаз. По сути, это отход, он образуется при уничтожении взрывчатых веществ методом детонации.

- Когда начали работать с наноалмазом, в частности, растворили его в воде, он поразил многими свойствами, - говорит доктор химических наук Степан Бацанов. - Например, если в воде растворить сахар, а потом ее выпарить, то вновь получается сахар. А что будет с растворенным наноалмазом, если раствор выпарить? Казалось бы, так и останется наноалмазом. Во всяком случае, в этом были абсолютно уверены ученые США и Германии, которые даже не стали изучать данный вопрос, работая с наноалмазами.

Российские ученые такой анализ решили сделать, и они были поражены. Оказалось, что состав наноалмаза изменился. Если в исходном твердом образце было 90 процентов углерода, то после растворения и выпаривания его осталось около 50 процентов. А чтобы же тогда "прибыло"? Анализ указал на азот! То есть растворенный наноалмаз ухитрился нахватать из воздуха столь несговорчивый газ. И главное - при нормальных условиях: без высокой температуры и давления. Что же произошло? Почему самая прочная молекула, вдруг пошла на контакт?

- Действительно, реакция азота с алмазом, а это углерод, в нормальных условиях термодинамически запрещена, - говорит Степан Бацанов. - Она может идти только, если затратить много энергии. Дело в том, что алмаз - это твердое тело, а азот - газ. А для протекания реакции оба ее участника должны быть одинаковыми по структуре. Но чтобы раздробить алмаз до атомов, нужна огромная энергия, что мы и делаем при детонации взрывчатки, превращая ее в наноалмаз. Таким образом, запрет на реакцию снимается.

За исследования азота и его соединений вручены несколько Нобелевских премий

Итак, российские ученые показали новую возможность разрушать молекулу азота и получать, в частности, аммиак. Технология на ее основе должна быть гораздо проще и дешевле, чем при традиционном методе. Статья об этом открытии российских ученых опубликована в журнале Королевского Химического общества New Journal of Chemistry.

Аркадий Симонов

Похожие новости

  • 31/08/2017

    Российские ученые создали гибкие светящиеся кристаллы

    ​Ученые МГУ имени М.В. Ломоносова вырастили упругие монокристаллы, светоизлучающие свойства которых сохраняются даже при многократном сгибании. Механическая гибкость является одним из ключевых преимуществ органической электроники и оптоэлектроники, то есть электроники, основанной на органических полупроводниках.
    831
  • 02/09/2016

    Созданные в ИППУ СО РАН катализаторы позволяют производить экологически чистое моторное топливо

    ​​Разработанные сотрудниками омского ИППУ СО РАН платиносодержащие катализаторы оказались в 2,5-3 раза дешевле американских. "Роснефть" запустит их производство в Ангарске. В Омске выпускать катализаторы в больших объемах будут на базе ОНПЗ.
    1743
  • 07/08/2018

    Магистранты ТПУ примут участие в работе над уникальными проектами

    ​Магистрантам Томского политехнического университета предлагают стать участниками уникальных исследовательских проектов в составе научных групп под руководством ведущих ученых вуза. Одной из таких научно-исследовательских групп является коллектив научно-образовательного центра Н.
    665
  • 25/05/2019

    Ученые доказали, что слияние белых карликов не всегда приводит к термоядерному взрыву

    ​Российские ученые из Государственного астрономического института имени П. К. Штернберга Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова нашли подтверждение тому, что слияние массивных белых карликов не всегда сопровождается термоядерным взрывом, а может привести к образованию нейтронной звезды.
    439
  • 06/08/2019

    Ученые нашли новый способ измерения глубины промерзания почвы с помощью спутника

    Исследователи из МФТИ и академических институтов выяснили, как можно наблюдать за состоянием вечной мерзлоты в Западной Сибири и тем, как сильно промерзает почва зимой, используя климатические спутники.
    181
  • 10/04/2019

    Российские ученые нашли лучший катализатор для добычи энергии из отходов

    Российские ученые определили состав катализатора, наиболее эффективно ускоряющего процесс экологически чистого получения энергии из отходов, результаты работы, которые могут найти практическое применение в промышленности, опубликованы в престижном международном журнале Catalysis Letters.
    497
  • 03/01/2019

    Обнаружены особенности образования соединений, мешающих добыче нефти и газа

    ​​Ученые из Института неорганической химии имени А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук (ИНХ СО РАН) исследовали реакцию образования кристаллических соединений воды и газа (газовых гидратов) с метастабильной (неустойчивой) структурой.
    798
  • 06/01/2019

    Российские химики раскрыли тайну рождения арктического «метана-убийцы»

    Химики из России выяснили, как формируются нестабильные кристаллы метановых гидратов – "замороженной" разновидности природного газа, вызывающей взрывы на дне морей Арктики. Их выводы были представлены в Journal of Natural Gas Science and Engineering.
    1157
  • 19/08/2019

    Физики показали возможность создания магнонных кристаллов

    ​Физики из России и Европы показали принципиальную возможность создания из системы «сверхпроводник — ферромагнетик» магнонных кристаллов — элементарных составляющих будущих посткремниевых электронных устройств, работающих на спиновых волнах.
    87
  • 21/08/2017

    Ученые СО РАН и МГУ создадут достоверный прогноз формирования ямальских воронок

    21 августа группа ученых Института криосферы Земли Тюменского научного центра Сибирского отделения РАН совместно с коллегами географического факультета МГУ имени Ломоносова проведет мониторинг динамики криогенных процессов в районе геокриологического стационара «Васькины Дачи» и воронок газового выброса на полуострове Ямал, - сообщает пресс-служба Института криосферы Земли.
    1153