Международный коллектив ученых, в состав которого вошли сотрудники ИФХЭ, ИНХС и ИК РАН, при помощи молекулярной теории и компьютерного моделирования описал строение сложных композитов на основе блок-сополимеров и анизотропных наночастиц. Новые результаты позволят в будущем проектировать и синтезировать нанокомпозитные системы для фотовольтаики, литографии и мембранных технологий. Исследование, поддержанное грантом Российского научного фонда, опубликовано в The Journal of Chemical Physics.

В основе современных нанокомпозитов, как правило, лежат вещества, способные образовывать высокоупорядоченные структуры с определенной геометрией: чередующиеся плоские слои, нити, точечные включения и более сложные комплексы. Материалы на основе блок-сополимеров - полимерных цепочек, сшитых из нескольких блоков с различными свойствами, - привлекают пристальное внимание в этой области. Ведь варьируя состав и соотношение длины блоков в макромолекуле, можно синтезировать богатый набор структур, причем их сборка происходит самопроизвольно, без какого-либо внешнего воздействия.

Отдельный интерес представляют комбинации блок-сополимеров и добавок на основе наночастиц. Некоторые типы этих объектов, например наностержни, могут дополнительно упорядочиваться благодаря своей анизотропной форме. Благодаря этому возможно будет получить новые материалы с необычными свойствами. Теоретически проанализировать такие структуры - особенно сложная задача.

В новой работе российские ученые вместе с коллегами из Германии и Великобритании исследовали композиты, использовав в качестве основного метода мезоскопическое компьютерное моделирование. Этот подход позволяет задать все необходимые параметры исследуемой системы независимо от ее сложности и при этом проанализировать полученные результаты на более глубоком уровне, чем при традиционном эксперименте. Кроме того, исследователи разработали молекулярную теорию, которая предсказывает строение фаз, образованных упорядоченными молекулами блок-сополимера и наностержнями.

Оказалось, что в зависимости от доли наночастиц в системе могут возникать самые разные структуры: от параллельных чередующихся слоев блок-сополимера до разупорядоченных состояний, в которых наностержни образуют самостоятельные включения. При этом, варьируя сродство наночастиц к тем или иным блокам в полимерной цепочке, жесткость частиц и их длину, можно добиваться различной степени ориентации стержней в образующихся слоях. Все это позволяет контролировать структуру нанокомпозита еще на этапе синтеза молекул и частиц, из которых он будет состоять.

По мнению авторов, их работа открывает широкий простор для последующих исследований, как теоретических, так и экспериментальных. В будущем ученые планируют изучить больше частиц и блок-сополимеров, чтобы охватить еще большую часть структур, образующихся в подобных системах.

Похожие новости

  • 31/03/2016

    Пластик из отходов сахарной свеклы поможет окружающей среде

    ​Мусор уже давно стал мировой проблемой. Математики подсчитали: если сохранится нынешний уровень загрязнений, то уже через несколько десятилетий многие города станут непригодны для жизни. Самый яркий пример нашего будущего находится в Тихом океане - знаменитый мусорный остров.
    633
  • 10/12/2015

    В Томске создали универсальную технологию дезактивации радионуклидов

    ​Эта технология является универсальной и может использоваться как при щелочных, так и при кислотных схемах переработки редкоземельного сырья. Ученые из Томской области и Ставропольского края создали по заказу Минпромторга РФ универсальную технологию дезактивации радионуклидов в ходе добычи редкоземельных металлов (РЗМ).
    596
  • 08/12/2016

    Владислав Панченко: мы стоим на пороге взрывного развития аддитивных технологий

    ​Научный руководитель Института проблем лазерных и информационных технологий академик РАН Владислав Панченко, который возглавляет Российский фонд фундаментальных исследований​, посвятил свой доклад на кристаллографическом конгрессе аддитивным технологиям, сделав акцент на том, что это и есть природоподобный путь создания материалов.
    693
  • 24/05/2017

    Российские ученые создают новое направление в термогенетике

    ​Молекулярные биологи из Института биоорганической химии РАН совместно с нейробиологами из Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, а также физиками из МГУ им. М.В. Ломоносова создали новое направление в науке термогенетике.
    154
  • 28/02/2017

    Российские биологи определят степень стресса по волосам

    Российские ученые создали методику, позволяющую определять уровень гормона стресса – кортизола – в организме по его содержанию в волосах. Раньше для этого требовался анализ крови.
    310
  • 23/05/2017

    Легко ли делать карьеру в науке?

    ​Eе научной карьере можно позавидовать: уже в 30 лет Елизавета СИМОНЕНКО, химик из Института общей и неорганической химии им. Н.С.Курнакова (ИОНХ) РАН, удостоилась престижной российской награды - премии Президента России для молодых ученых.
    225
  • 10/08/2016

    В ФАНО РФ начала работу группа по развитию инновационной деятельности научных организаций

    В рамках первого заседания Рабочей группы по развитию инновационной деятельности подведомственных ФАНО России научных организаций был представлен проект план работы рабочей группы и предложения по концепции развития инновационного потенциала.
    827
  • 27/02/2017

    Иван Звягин: персональная медицина будет слишком дорогой для людей

    ​Научный сотрудник Института биоорганической химии РАН Иван Звягин рассказал о том, какие проблемы стоят на пути "наук о жизни" в России и коммерциализации их результатов, почему персональная медицина пока остается мечтой и о том, почему медицинские стартапы нередко проваливаются.
    396
  • 03/10/2016

    В России открыт способ осуществления ядерного синтеза с помощью микроорганизмов?

    ​Похоже, случилось невероятное: в России открыта и даже запатентована технология, позволяющая превращать один химический элемент в другой. Трансмутация — так это чудо называют ученые — может открыть новую главу в ядерной физике и новую перспективу в развитии экономики.
    2590
  • 12/12/2016

    Герой программы «Вести в субботу» - академик Юрий Оганесян

    ​Сюжет об новых элементах таблицы Менделеева, синтезированных российские учеными, вышел в программе "Вести субботы" 10 декабря. Героем программы стал академик Юрий Оганесян, в честь которого назван один из элементов - элемент с 118 порядковым номером получил наименование "оганесон".
    496