Химики НГУ провели новые эксперименты в Европейском центре синхротронного излучения ESRF (Гренобль, Франция). Они изучили влияние гидростатического сжатия в алмазных наковальнях на химические реакции в кристаллах, сопровождающиеся фотомеханическим эффектом.

 

В экспериментах приняли участие сотрудники кафедры химии твердого тела ФЕН НГУ: кандидат химических наук Борис Захаров (ИХТТМ СО РАН), кандидат химических наук Станислав Чижик (ИХТТМ СО РАН), а также сотрудник кафедры минералогии и петрографии геолого-геофизического факультета, доктор химических наук Юрий Серёткин (ИГМ СО РАН).

Явление фотомеханического эффекта, при котором происходит упругая деформация или разрушение кристалла из-за напряжений, возникающих в ходе фотохимической реакции, было впервые описано советскими учеными в 1980-е годы сразу в трёх научных центрах — в Нижнем Новгороде, Новосибирске и Новокузнецке. С тех пор интерес к такого рода эффектам только усиливается, ведь вопрос преобразования энергии излучения, а также тепловой энергии и энергии химических реакций в механическую работу является ключевым при проектировании новых типов микроскопических движителей и вентилей, искусственных мышц, устройств для накопления энергии, новых типов дисплеев и компонентов микроэлектроники. Кафедра химии твердого тела НГУ и Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН являются одними из ключевых исследовательских центров, в которых исследуются различные хемомеханические эффекты, включая фотомеханический эффект.

 

В 2013 году сотрудниками кафедры было предложено применение метода гидростатического сжатия в алмазных наковальнях для исследования природы фотомеханического эффекта в кристаллах. Исследование было выполнено на примере неорганического комплекса [Co(NH3)5NO2]ClNO3, в кристаллах которого при облучении их синим светом протекает фотохимическая реакция изомеризации с образованием [Co(NH3)5ONO]ClNO3, сопровождающаяся сильными фотомеханическими эффектами — кристаллы при протекании реакции гнутся, совершают прыжки на значительные расстояния и разрушаются. Гидростатическое сжатие в ячейках с алмазными наковальнями позволило оценить жесткость индивидуальных водородных связей в кристаллической структуре и совместно с коллегами из университета Абу-Даби (ОАЭ) предложить механизм возникновения фотомеханического эффекта.

В ходе эксперимента в ESRF, проведенного в феврале, химикам НГУ удалось провести фотохимическую реакцию в родственном веществе [Co(NH3)5NO2]Br2 in situ, при непосредственном облучении образца в ячейке с алмазными наковальнями в условиях высоких давлений до 100 000 атмосфер. Эксперименты проводились с использованием установки для облучения образца в ходе дифракционного эксперимента in situ, разработанной и усовершенствованной в ИХТТМ СО РАН доктором химических наук Анатолием Сидельниковым и Станиславом Чижиком, что позволило устанавливать структуру продукта реакции фотоизомеризации в условиях высоких давлений с точностью до координат атомов в кристалле.

Являясь самым мощным синхротроном в Европе (энергия электронов до 6 ГэВ), синхротрон ESRF предоставляет уникальные возможности для проведения исследования структур различных материалов с помощью дифракции пучка синхротронного излучения высокой интенсивности на образце. В некоторых случаях интенсивность излучения настолько высока, что позволяет добиться радиационного разрушения образца в ячейке с алмазными наковальнями, а возможность плавного повышения давления — непосредственно наблюдать красивый процесс затвердевания неона (давление около 47 тысяч атмосфер), который при нормальных условиях является инертным газом и часто используется в качестве гидростатической среды.

Исследования в ESRF проводятся сотрудниками кафедры ХТТ регулярно, один-два раза в год, в зависимости результатов конкурсного отбора заявок. Так, в одном из последних экспериментов в ESRF было исследовано влияние гидростатической среды на фазовые переходы в кристаллах органического вещества — хлорпропамида.

Похожие новости

  • 19/01/2017

    Новосибирские ученые научились получать менее токсичный аналог парацетамола

    Сибирские ученые нашли способ получения стабильной формы метацетамола - менее токсичного аналога парацетамола. В будущем его можно будет применять в фармацевтике, сообщила пресс-служба Новосибирского госуниверситета (НГУ).
    914
  • 28/02/2018

    Европейский Центр Синхротронных Исследований включил работу профессора Елены Болдыревой в число лучших по итогам 2017 года

    ​Профессор НГУ Елена Болдырева возглавила международную группу по исследованиям механохимического синтеза с использованием синхротронного излучения in situ в режиме реального времени – исследование отмечено как одно из лучших достижений Европейского Центра Синхротронных Исследований в Гренобле за 2017 год.
    482
  • 21/12/2016

    Новосибирские химики провели эксперименты на синхротроне во Франции

    Учёные кафедры химии твёрдого тела Новосибирского государственного университета приняли участие в работах на экспериментальной станции Европейского центра синхротронного изучения.ESRF (European Synchrotron Radiation Facility) — исследовательский ускорительный комплекс, источник синхротронного излучения третьего поколения, расположенный в Гренобле во Франции.
    1041
  • 31/10/2016

    В НГУ проходит российско-японская конференция по перспективным наноматериалам

    ​Новосибирский государственный университет совместно с Институтом химии твёрдого тела и механохимии СО РАН и Университетом Тохоку проводит с 30 октября по 2 ноября 2016 года российско-японскую конференцию «Advanced Materials: Synthesis, Processing and Properties of Nanostructures», посвящённую перспективным материалам и наноструктурам.
    2185
  • 20/06/2018

    Возможные перспективы Академгородка 2.0

    ​Ведущие ученые СО РАН продолжили обсуждение проектов развития научной инфраструктуры Новосибирского научного центра. Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН выступил инициатором проекта «Сибирский центр малотоннажной химии».
    330
  • 10/05/2016

    В горах Тянь-Шаня геологи нашли древние «Гавайи»

    ​Международный коллектив ученых под руководством новосибирского геолога Инны Сафоновой обнаружил фрагменты древних океанических островов в горах Тянь-Шаня и оценил размеры исчезнувшего океана. Ученые считают, что по своей природе палеострова близки к современным Гавайским.
    1840
  • 13/07/2018

    Новосибирские ученые предложили создать Национальный центр генетических технологий

    ​ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН» выступил с инициативой создания Национального центра генетических технологий. Как рассказал избранный директор ФИЦ ИЦиГ СО РАН член-корреспондент РАН Алексей Владимирович Кочетов, проект ЦГТ нацелен на решение сразу нескольких стратегических задач: «Прежде всего, мы хотим на одной площадке получить полный набор современных исследовательских технологий, обеспечивающий возможность фундаментального изучения генетических систем и процессов человека, животных, растений и микроорганизмов на базовых иерархических уровнях организации живых систем: молекулярно-генетическом, клеточном, тканевом, организменном, популяционном, экосистемном».
    289
  • 05/10/2016

    Новосибирские учёные «вырастили» органические светоизлучающие полупроводники

    ​Группа учёных из Новосибирского государственного университета, Новосибирского института органической химии (НИОХ), МГУ и Университета Гронингена (Нидерланды) опубликовала результаты мультидисциплинарного исследования в сфере органической электроники.
    1624
  • 05/04/2018

    Новосибирские геологи изучили поведение молекулы бензола при высоких давлениях и температурах ради новых знаний о космосе

    Ученые НГУ (Лаборатория экспериментальной геохимии и петрологии мантии Земли ГГФ НГУ) и Института геологии и минералогии СО РАН вместе с коллегами из Токийского университета изучили поведение бензола при высоких давлениях и температурах с использованием различных экспериментальных методов на нейтронном ускорителе J-PARC (Япония).
    419
  • 16/06/2017

    Геологи подводят итоги международного пятилетнего проекта ЮНЕСКО

    ​В этом году геологи подводят итоги пятилетнего крупномасштабного проекта, в котором приняли участие 700 специалистов из разных стран мира. Проект Международной геологической программы ЮНЕСКО посвящен образованию континентальной коры Центральной Азии.
    811