Физики МГУ освоили "зеленую химию"

Сотрудники физического факультета Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова разработали экологичный метод получения кремниевых нанонитей. Для их изготовления в новой методике используется экологически чистый фторид аммония вместо токсичной и опасной плавиковой кислоты.

"Мы являемся первыми, кто перешёл к так называемой "зелёной химии", используя фторид аммония на всех этапах метода металл-стимулированного химического травления", — рассказал младший научный сотрудник кафедры физики низких температур и сверхпроводимости физического факультета МГУ Кирилл Гончар.

Работа ученых показала, что структурные и оптические свойства полученных образцов являются фактически идентичными характеристикам нанонитей, полученных стандартным методом с использованием плавиковой кислоты.

Таким образом, учеными были открыты широкие возможности применения кремниевых наноструктур, полученных экологически чистым способом. Их можно использовать и в качестве антиотражающего покрытия для повышения эффективности солнечных батарей, и в качестве чувствительных элементов оптических сенсоров на различные вещества.

Также новые кремниевые нанонити могут применяться в фотонике и биомедицине благодаря своим люминесцентным свойствам.

Открытия в сфере нановеществ начались еще 70 лет назад. Аэрогель, известен как самое легкое из всех твердых веществ в мире, был изобретен в 1931 году американским ученым Сэмюэлем Кистлером и нашел применение в космических проектах — для сбора пыли из хвоста кометы, для изготовления изолированных палаток, а также одежды, которая защищает человека от экстремально высоких температур.

Аэрогель делают на основе кремния, который является самым распространенным металлом в земной коре. Влажное вещество охлаждают, а затем нагревают под давлением, что позволяет ему сохранять форму даже после высыхания. Получается нечто одновременно твердое, воздушное и очень легкое. На ощупь аэрогель напоминает пенополистирол.

Ферромагнитная жидкость была создана в 1963 году Стивом Паппелом из НАСА и состоит из сверхтонких магнитных частиц — как правило, железа. Когда на субстанцию воздействует магнитное поле, она начинает "танцевать", выстраивая причудливые структуры — феррофлюиды.

Все дело в том, что каждая частица покрыта поверхностно-активным веществом, препятствующим их слипанию вместе. Частицы оседают в виде суспензии в жидкости — скажем, в воде. Самое странное свойство ферромагнитной жидкости заключается в том, что она ведет себя одновременно как жидкость и твердый материал. Данное вещество разрабатывалось как прототип для ракетного топлива. Идея заключалась в том, чтобы воздействовать на космические аппараты магнитным полем, что должно было заставить работать двигатель.

Галинстан представляет собой соединение галлия, олова и индия, сохраняющее жидкое состояние даже при температурах до минус 20 градусов по Цельсию. Недавно команда корейских физиков во главе с Чоном Ха из университета Кореи (Сеул) использовала галинстан для создания гибкого аудиоустройства нового поколения.

Ранее уже были попытки создать гибкие динамики, но они не способны нормально работать при деформации, так как последняя плохо влияет на звуковую катушку.

Чон Ха и его коллеги научились "отливать" звуковые катушки прямо внутри растягивающегося полимера, который играет роль мембраны. Соединив катушку из жидкого галинстана с неодимовым магнитом и двумя медными электродами, ученые получили устройство, способное издавать и записывать звуки в чистом и неискаженном виде даже при растягивании в полтора раза, сообщает журнал Scientific Reports.

Такой аудиодевайс можно использовать в медицинских приборах, в качестве основы для искусственных ушей и голосовых связок, а также как портативное электронное устройство, например, будильник.

Алмазные нанонити появились совсем недавно: в 2014 году. Оно состоит из атомов углерода и по структуре напоминает алмаз.

Алмазные нанонити являются самым прочным и жестким наноматериалом из всех, которые существуют на сегодняшний день, включая даже весьма популярные углеродные нанотрубки. При этом волокно является сверхтонким — всего три атома в поперечнике, то есть намного тоньше человеческого волоса. Не исключено, что именно на основе этих нановолокон удастся создать кабель для космического лифта.