Главная страница > Статьи > Алмазная вода. Беспрецедентные свойства материалов обнаружены в исследованиях, проведенных с участием ученых МГУ
|
|
|
 |
||||||||
 |
|
|||||||
 |
||||||||
|
| ||||||||
 
 |
 |
Алмазная вода. Беспрецедентные свойства материалов обнаружены в исследованиях, проведенных с участием ученых МГУ Автор: Иван Охапкин, кандидат химических наук, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова Беспрецедентные свойства материалов обнаружены в исследованиях, проведенных с участием ученых МГУ. Алмаз широко известен своими уникальными свойствами. Этот редкий природный минерал, привлекающий внимание игрой света после огранки и полировки, известный своей высочайшей твердостью, с глубокой древности служит символом превосходства и совершенства. В настоящее время синтез алмазов для разнообразных технических применений налажен в промышленных масштабах. Среди синтетических алмазных материалов с некоторых пор особое внимание привлекают так называемые наноалмазы, представляющие собой невзрачный серый порошок, состоящий из кристалликов размером в несколько нанометров. Этот порошок оказался весьма перспективным для многочисленных применений и создания новых функциональных материалов. В своей недавней публикации (J. Mater. Chem., 2012, 22, 11166, журнал входит в top-25% в своей тематической рубрике в Thomson Reuters Science Citation Index) ученые из ИСМПМ РАН, МИЭТа, Университета Дарема (Великобритания) и МГУ имени М.В.Ломоносова сообщают, что при определенных условиях наноалмазы могут увеличивать свою диэлектрическую проницаемость (ДП) на… 18 порядков. Это абсолютный рекорд среди всех материалов, включая самые совершенные в этом смысле сегнетоэлектрики. Причем исследователям не пришлось прибегать к сложным ухищрениям — достаточно было подержать наноалмазы во влажной среде. Авторы публикации из России и Великобритании получали образцы наноалмазов с разным содержанием сорбированной воды и сравнивали их ДП с ДП макроскопических алмазов. Сухие порошки не показали ничего выдающегося. Однако в результате адсорбции воды при выдержке в обычной воздушной атмосфере в течение 6 месяцев те же порошки приобрели уникально высокую ДП, величина которой превзошла 1019. Для сравнения — лучшие с этой точки зрения материалы имеют ДП всего лишь 105–106. Причину такой высокой ДП авторы публикации связывают с адсорбцией молекул воды на кислотные группы поверхности наноалмазов (появляется возможность отрыва протона от этих групп и далее резкое изменение электрических свойств материала). Одним из подтверждений тому стал эксперимент доцента кафедры химии нефти и органического катализа химического факультета МГУ Инны Кулаковой. В процессе эксперимента были собраны и сконденсированы пары воды, испаренные из образца наноалмазов. «Мы получили просто чистую прозрачную каплю воды, — говорит Кулакова, — но в ней после испарения жидкости потом обнаружили наноалмазы, которые были захвачены паром!». Наличие твердых частиц в сконденсированных парах было подтверждено методом просвечивающей электронной микроскопии, а ученые сделали для себя вывод об очень сильном сродстве воды к наноалмазам. У материала обнаружилось и другое удивительное свойство. Когда ученые насыпали в воду менее 0,01% нанопорошка по массе, ее ДП подскочила более чем на три порядка — с 80 до 105. Такую воду назвали «алмазной», причем ее замечательные свойства терялись, когда ее охлаждали до 4 градусов Цельсия. По мнению авторов, такое «странное» поведение воды связано с поляризацией заряженных слоев вокруг наночастиц. «Наноалмазы — материалы уникальные из-за особых химических свойств поверхности, — заключает Инна Кулакова. — Я занимаюсь ими с конца 90-х годов. За это время я стала понимать алмаз, наверное, лучше, чем себя. Влияние на диэлектрическую проницаемость — только одно из их удивительных свойств». Сейчас на кафедре химии нефти и органического катализа химического факультета МГУ развиваются и другие направления их применения, например в катализе, а также для доставки лекарств в органы. Инна Кулакова подчеркивает фундаментальный характер ее совместной с коллегами работы по ДП наноалмазов: «эта работа несомненно важна, прежде всего в научном плане, для понимания природы наносостояния алмазного вещества», но не исключает и ее практического применения. Так, по мнению авторов, результаты могут быть перспективны для создания новых высокоэффективных устройств памяти и хранения энергии. Есть потенциал и для медицины. Речь идет о гипертермии, то есть о доставке «убийственных» доз тепла в пораженные опухолью участки тела — ведь при облучении участки с высокой ДП будут нагреваться сильнее.  | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
