Российские исследователи выяснили, как повышение давления в плазмохимическом реакторе влияет на наночастиц оксида меди, которые получаются в нем. Физики показали, что размерами и свойствами таких систем можно управлять при их синтезе. О своей работе исследователи сообщили в журнале JOM. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда.

Наночастицы оксида меди (CuO) используются учеными для синтеза высокотемпературных сверхпроводников, электролитов и высокочувствительных сенсоров благодаря их уникальным магнитным и электрическим свойствам. Наночастицы оксида меди представляют собой полупроводники с антиферромагнитным упорядочиванием. При таком упорядочении магнитные моменты соседних атомов компенсируются из-за их противоположного направления.

Но если уменьшать размеры таких частиц, у них возникает ферромагнетизм при комнатной температуре, эффект обменного смещения на кривой намагничивания и изменение температуры антиферромагнитного упорядочивания. Частицы оксида меди синтезируют в плазмохимическом реакторе. При повышении давления газа в реакторе процесс синтеза ускоряется. Изменение условий синтеза позволяет регулировать размер частиц. Таким образом их можно уменьшить вплоть до 40 нанометров. Российские ученые в новом исследовании проанализировали свойства наночастиц, которые получили при различном давлении.

«Наночастицы меди мы синтезировали помощью дугового испарителя. В качестве плазмообразующего газа мы использовали аргон, который подавался в камеру вместе с кислородом и образовывал оболочку вокруг плазменного факела. После этого на электронном микроскопе мы анализировали компонентный состав наночастиц, после чего проводили рентгеноструктурный анализ образцов», — объясняет один из авторов работы Анатолий Ушаков, доктор технических наук, сотрудник Красноярского научного центра СО РАН и Сибирского федерального университета.

В результате химикам удалось получилить две группы частиц — при давлении в 0,0004 и 0,002 атмосфер. При самом маленьком давлении исследователям удалось добиться размера частиц от 15 до 60 нанометров. При этом их магнитные свойства практически не отличались от свойств объемного материала. Когда авторы увеличили давление до 0,02 атмосфер, размеры медных наночастиц незначительно уменьшились до диапазона от 15 до 45 нанометров.

При этом физические свойства оксида меди сильно изменились. Он приобрел магнитную твердость, то есть долго сохранял свою намагниченность. По словам ученых, это связано с созданием ферромагнитных дендритных (похожих на деревья) оболочек на ядрах наночастиц, синтез которых проходил с высокой скоростью.

Автор Никита Шевцев

Фото University of Bristol

Источники

Найден эффективный способ синтеза медного сверхпроводника
Индикатор (indicator.ru), 28/06/2020
Российские технологи выяснили, как давление при закалке влияет на сверхпроводники
24ТОП.kz (24top.kz), 29/06/2020
Российские технологи выяснили, как давление при закалке влияет на сверхпроводники
Газета.Ru, 29/06/2020
Российские технологи выяснили, как давление при закалке влияет на сверхпроводники
News-Life (news-life.pro), 29/06/2020
Российские технологи исследовали, как давление при закалке влияет на параметры медного сверхпроводника
Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук (ksc.krasn.ru), 29/06/2020
Нестандартная медь. Как давление при закалке влияет на параметры сверхпроводника
Российский научный фонд (rscf.ru), 26/06/2020
Нестандартная медь. Как давление при закалке влияет на параметры сверхпроводника
Российский научный фонд (рнф.рф), 26/06/2020
Нестандартная медь
Коммерсантъ (kommersant.ru/nauka), 22/06/2020
Российские технологи исследовали, как давление при закалке влияет на параметры медного сверхпроводника
Научно-инновационный портал СФУ (research.sfu-kras.ru), 30/06/2020
Российские технологи исследовали, как давление при закалке влияет на параметры медного сверхпроводника
Сибирский федеральный университет (sfu-kras.ru), 30/06/2020
Российские технологи исследовали, как давление при закалке влияет на параметры медного сверхпроводника
Российский научный фонд (рнф.рф), 02/07/2020

Похожие новости

  • 20/12/2019

    Когда наука несет свет: ученые предложили производить светодиоды без редкоземельных металлов

     Международная группа учёных синтезировала и изучила соединение, которое поможет значительно удешевить производство светодиодов для получения белого света, имитирующего солнечный. Такие диоды широко применяются в освещении жилых и производственных помещений, для наружной рекламы и выращивания растений предприятиями агропромышленного комплекса.
    706
  • 30/11/2017

    Синтез химиков и физиков

    За одной написанной химической формулой может скрываться сразу несколько различных веществ и структур. Так, оксид железа имеет ряд фаз, и только одна из них позволяет получать магнитные наночастицы для производства, например, более продуктивных жестких дисков.
    1206
  • 06/11/2019

    Как делать наноматериалы из спирта?

    ​Ученые Сибирского федерального университета (СФУ) и Института вычислительного моделирования СО РАН (Красноярск) нашли новый эффективный способ производства углеродных наноструктур. По словам ученых, технология найдет применение в электронике, химической промышленности и энергетике.
    679
  • 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.
    2163
  • 16/05/2017

    Ученые СФУ разработали наиболее эффективный материал для аккумулирования водорода

    Красноярские ученые получили новый материал для хранения водорода, сообщила пресс-служба Сибирского федерального университета (СФУ). Материал на основе гидрида магния может хранить массу водорода, составляющую около 7% его собственной массы, и это рекордное значение емкости для всех аналогичных материалов.
    1565
  • 10/07/2019

    Статья красноярских ученых вошла в число высокоцитируемых исследований в области физической химии

    ​Редакция журнала Physical Chemistry Chemical Physics высоко оценила статью красноярских ученых, выполненную совместно с зарубежными коллегами из Бельгии и Германии. Опубликованная в начале этого года работа, в которой рассматриваются вопросы перемешивания многокомпонентных смесей, попала в число «горячих» результатов — статей с наибольшим цитированием.
    599
  • 21/05/2019

    По итогам сочинского форума «Наука будущего — наука молодых»

    ​В Сочи завершились III Международная конференция «Наука будущего» и IV Всероссийский форум «Наука будущего — наука молодых». Мы попросили сибирских ученых, в них участвующих, рассказать, какие проекты они представляли на мероприятиях форума и с какими целями приехали сюда.
    825
  • 05/01/2017

    Егор Задереев: научные итоги 2016 года в Красноярске

    ​Ученый и популяризатор науки Егор Задереев подводит традиционные научные итоги года в Красноярске. Премии года Для анализа я использую базу данных научных публикаций Web of Science — самый строгий и признанный во всём мире фильтр качества.
    2486
  • 19/01/2019

    Илья Рыжков: «Мы одни из первых в России начали создавать мембраны, управляемые электрическим полем»

    Красноярский край — один из самых индустриально развитых регионов России. Благодаря уникальным природным ресурсам в крае преобладают такие отрасли промышленности, как цветная металлургия, электроэнергетика, деревообработка и химическая промышленность.
    1250
  • 24/04/2018

    Как сделать жилье более доступным и экологичным?

    ​​Дом - это что-то теплое, уютное и, на первый взгляд - очень консервативное. Но на самом деле и строительство попевает за техническим прогрессом. Как сделать жилье более доступным, дешевым, экологичным? Мы создали краткий обзор тенденций и технологий будущего, которые появляются уже сейчас.
    1581