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

  • 07/12/2016

    Новосибирские ученые исследуют транспорт антимикробных веществ

    Ученые из Института химической кинетики и горения им В.В. Воеводского СО РАН работают над транспортом пептидов — альтернативы антибиотикам, — которые уничтожают бактерии. Микроорганизмы достаточно легко приспосабливаются к препаратам, борющимся с ними, и спустя некоторое время медикаменты могут стать не эффективными.
    882
  • 16/09/2016

    Российские ученые создали прибор для измерения длины сгустка частиц в ускорите

    ​Ученые Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН (ИОФ РАН) при поддержке гранта РНФ разработали новое поколение высокоскоростных электронно-оптических приборов для диагностики пучков в ускорителях заряженных частиц - диссектор на основе стрик-камеры.
    1622
  • 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.
    1370
  • 07/10/2016

    Новосибирские ученые изготовят блоки аэрогеля для эксперимента

    ​Специалисты Института ядерной физики СО РАН и Института катализа СО РАН изготовят блоки аэрогеля для эксперимента CLAS12 Национальной лаборатории Томаса Джефферсона (Thomas Jefferson National Accelerator Facility, США, Вирджиния).
    1208
  • 30/06/2017

    Рентгеновский лазер XFEL: мощный, быстрый, европейский

    ​27 000 импульсов в секунду - такая высокая частота повторения делает рентгеновский лазер XFEL уникальной установкой. 100 фемтосекунд - столь короткая продолжительность импульса (одна десятитриллионная доля секунды) открывает новые возможности для изучения химических и биологических систем.
    952
  • 06/04/2017

    Германия выделит новосибирским ученым-ядерщикам 30 миллионов евро на совместные научные разработки

    Один из примеров сотрудничества - проект рентгеновского лазера, успешно развивающийся  в Гамбурге. Это оборудование, которое сможет помочь изучить структуру любого вещества одним пучком света, было изготовлено в столице Сибири.
    1264
  • 10/03/2017

    В ИЯФ СО РАН проходит собрание международной коллаборации AWAKE

    ​В Институте ядерной физики им. Г.И.Будкера СО РАН проходит собрание международной коллаборации AWAKE, на котором обсуждается новый принцип ускорения заряженных частиц, использующий плазму и протонный пучок.
    1086
  • 05/03/2018

    Супер чарм-тау фабрика поможет выйти на новую физику

    ​Реализация проекта Супер чарм-тау фабрики в Новосибирске подтолкнет развитие технологий, необходимых для создания коллайдера, поспособствует решению мюонной проблемы и, возможно, решит загадку антиматерии и поможет выйти на новую физику.
    638
  • 05/09/2018

    Новосибирские физики в борьбе за «полезный» атом

    ​Мы уже обращали внимание на одно парадоксальное обстоятельство. Россия - одна из немногих стран, занимающих ведущие позиции в области ядерной физики. Здесь работают признанные во всем мире специалисты-ядерщики.
    227
  • 30/08/2018

    Новосибирские ученые знают, как разбить древность на атомы

    Озера, древние книги, иконы, кости мамонтовой фауны или доисторического человека, деревянные колоды из погребений и даже болотный торф - все эти объекты можно точно датировать, определить время их создания, появления на свет или, если речь идет о живом существе, период обитания на Земле.
    264