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

  • 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.
    439
  • 15/08/2018

    Описаны механизмы увеличения энергии электронов в химических реакциях

    ​Ученые описали, как можно увеличить энергию электронов в ходе химических реакций. Принципы этого процесса используются в химическом синтезе, однако детально их ранее не исследовали. Работа выполнена при поддержке гранта РНФ и опубликована в журнале Angewandte Chemie.
    266
  • 20/07/2018

    Ученые исследуют распространение тепла в сверхчистых кристаллах

    Ученые из Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) разработали математическую модель процессов, происходящих при распространении тепла в сверхчистых кристаллах. Это откроет перспективы создания новых материалов для использования в охлаждающих контурах различного оборудования.
    265
  • 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.
    306
  • 23/04/2018

    Российские химики создали особые наночернила

    ​Ученые из Санкт-Петербурга разработали особые наночастицы, при помощи которых можно печатать полноценные цветные голограммы практически на любом материале, используя обычный струйный принтер.
    234
  • 17/08/2018

    Двухслойная мембрана позволит получить особо чистый кислород

    ​Российские ученые разработали новую двухслойную мембрану для получения особо чистого кислорода из воздуха. Ее можно использовать в микро- и наноэлектронике, фармацевтической промышленности и биотехнологии.
    246
  • 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.
    309
  • 25/10/2017

    Российские ученые получили престижную премию за работу с многофункциональными материалами

    ​Российские ученые из Университета ИТМО получили престижную премию Ulrich Award за свои работы в области золь-гель технологий. Вручение премии состоялось на международной конференции Sol-Gel 2017, которая проходила с 3 по 8 сентября в г.
    601
  • 23/08/2018

    Химики из России создали нанотрубки, сжимающиеся при нагревании

    ​Ученые из Санкт-Петербурга создали первые в мире микротрубки из необычного материала, сжимающегося при нагревании. "Рецепт" по их выращиванию был представлен в журнале Inorganic Chemistry. "Пока мы только научились синтезировать микротрубки, но не изучили их термическое поведение.
    201
  • 16/11/2018

    Физики нашли способ точной настройки резонаторов для нелинейной оптики

    ​Исследовательская группа из Университета ИТМО и Австралийского национального университета обнаружила, что разные плоские периодические фотонные структуры, или метаповерхности, одинаково реагируют на нарушение симметрии своих ячеек, или метаатомов.
    28