Сайт переехал physreal.com

science
Знания, не рождённые опытом, бесплодны и полны ошибок.
Леонардо да Винчи



Copyleft © 2004 - 2024
physics.com.ua

Электронный web-журнал Physics.com.ua

Научные исследования и технические разработки по физике. Новости, факты, люди, интервью. Теория и практика. Каталог статей. Каталог ссылок. Форум. Научно-технические разработки. Документация, библиотека.
Палата мер и весов. Работа
для физиков. Юмор, сатира, лирика.

Контакты Главная | Стартовая | Избранное | Поиск
 

Потеря пароля | Регистрация

   
БАК остро нуждается в детекторах для фиксирования элементарных частиц
Высадка космонавтов на Луну будет осуществлена, в лучшем случае, в 2033–2034 годах
Гранты для обучения в аспирантуре по естественным наукам в Германии (программа SALSA)
Видео. Поиск редких процессов на коллайдерах
Пьезо-оптомеханический преобразователь связывает звук, свет и радио
Программу Наноконструктор проекта nanoModel можно скачать бесплатно
VII Международная школа-конференция молодых ученых и специалистов - Современные проблемы физики 2016
Ученые получили температуру ниже абсолютного нуля
С 10-го по 21-е сентября администрация уходит в отпуск

  Новости  
  Новости физики  
  Науку делают люди  
  Гранты, олимпиады, конкурсы и стипендии  
  Знаете ли Вы что...  
  Приборы, научно-технические разработки  
  Программные продукты  
  Конференции, семинары, школы и форумы  
  Физики шутят  
  Новости нашего журнала  
  Экспорт данных в формате RSS  
  Материалы  
  Каталог научных статей  
  Банк рефератов  
  Блог  
  PACS  
  Исторический календарь  
  Нобелевские лауреаты  
  Голосования и опросы  
  Информационные партнёры  
  Полезные ссылки  
  Палата мер и весов  
  Технические требования к предоставляемой информации  
rss2email
Новости электронного web-журнала Physics.com.ua




Рассылки Subscribe.Ru
Лента "Новости электронного web-журнала Physics.com.ua"
  Голосования и опросы  
 

Глобальное потепление - это...

результат неконтролируемого загрязнения атмосферы
результат естественного изменения климата
кто-то его незаметил
средство наживы для экологических организаций



Всего голосов: 2730
Комментариев: 3

 
  Статистика  
 
Яндекс цитирования Rambler's Top100

 
  Реклама  
 

 
 
НОВОСТИ




Экспорт новостей в формате RSS по выбранным категориям

2007-12-21 17:38:38, обсуждение: 0
НОВОСТИ ФИЗИКИ | ФУЛЛЕРЕНЫ И НАНОТРУБКИ

Нанотрубки из листьев эвкалипта

Ученые постоянно продолжают искать новые нетрадиционные источники углерода для получения нанотрубок. Например, в работе китайских авторов из Taiyuan University of Technology предлагается использовать побочный продукт нефтяной промышленности - твердый остаточный (после удаления масел) битум [1].

Многостенные нанотрубки высокой чистоты были получены из него методом CVD, только вместо газообразных углеводородов источником углерода являлись продукты пиролиза битума. При пиролизе битума образуются различные углеродсодержащие газы (СО2, СО, СН4), а также H2, N2 и небольшие органические молекулы. СО, СН4 - идеальные прекурсоры для углеродных нанотрубок, а водород способствует образованию последних. Прекурсором катализатора служил ферроцен в атмосфере водорода и аргона. Образцы (в виде пленки) собирали с внутренней поверхности реактора - кварцевой трубки, помещенной в печь. Они состояли из нанотрубок, ориентированных случайным образом, спутанных друг с другом. Их диаметр ~ 35 нм (точнее, от 30 до 40 нм), а длина - несколько микрон.

Электронные свойства углеродной нанотрубки (УНТ) (ширина запрещенной зоны, электросопротивление, концентрация носителей и т.п.) зависят от ее диаметра и угла хиральности, который представляет собой угол ориентации графитовой плоскости, из которой свернута нанотрубка, по отношению к ее оси. С одной стороны, такое свойство УНТ открывает широкие возможности для применений в наноэлектронике, поскольку нанотрубка представляет собой готовый полупроводниковый прибор,  характеристики которого варьируются в широком диапазоне. Однако, с другой стороны, для практической реализации этих возможностей необходимо научиться выделять нанотрубки с определенными величинами диаметра и хиральности. Поскольку в результате синтеза УНТ стандартными методами получаются нанотрубки, диаметр и угол хиральности которых изменяются в широком диапазоне, возникает серьезная техническая проблема выделения нанотрубок с заданными параметрами. В настоящее время на решение этой проблемы направлены усилия многих научных коллективов, в результате которых определился ряд перспективных направлений ее преодоления. Одно из таких направлений основано на зависимости реакционной способности УНТ от таких ее параметров, как диаметр и угол хиральности. Такое различие связано с зависимостью химического состояния атомов углерода в УНТ от угла между соседними связями, который, в свою очередь, определяется геометрией нанотрубки. Результаты недавнего исследования, выполненного в Tokyo Metropolitan Univ. (Япония), указывают на возможность использования данного свойства УНТ для выделения нанотрубок определенной хиральности и диаметра. Авторы использовали  в своих экспериментах однослойные УНТ, синтезированные в результате термического разложения СО на металлическом катализаторе (метод HiPco) и очищенные стандартными методами. Эксперименты по селективному выжиганию УНТ с определенными величинами диаметра или хиральности проводили при нагреве тканеподобного образца УНТ либо на воздухе, либо в присутствии перекиси водорода. В первом случае эволюцию распределения УНТ по углам хиральности определяли из спектров комбинационного рассеяния (КР), полученных после 15, 25, 35, 45 и 50 минутной термической обработки на воздухе при 450о C. Во втором случае - 4 мг образца, диспергированного в 30 мл 30%-ного водного раствора Н2О2, в течение часа подвергали ультразвуковой обработке при комнатной температуре, после чего взвесь размешивали в водяной бане при 90оС. Наряду с измерениями спектров КР, в обоих случаях проводили измерения спектров фотолюминесценции образцов в диапазоне от 1000 до 1500 нм при изменении длины волны возбуждения в диапазоне от 500 до 900 нм до и после процедуры окисления. Анализ полученных спектров КР и фотолюминесценции указывает на существенное изменение распределения нанотрубок по хиральностям и диаметрам в результате окисления на воздухе и в перекиси водорода. Так, в результате окисления на воздухе существенно снижается вклад нанотрубок малого диаметра в сигнал фотолюминесценции. При этом возрастает относительный вклад нанотрубок с малыми величинами угла хиральности. Полученные данные означают, что скорость разложения однослойных УНТ в результате окисления на воздухе возрастает с уменьшением диаметра и ростом угла хиральности. С другой стороны, окисление перекисью водорода приводит к увеличению относительного вклада УНТ большего диаметра в спектр фотолюминесценции, однако практически не изменяет распределение нанотрубок по углам хиральности. Аналогичный вывод следует также из анализа спектров КР, которые, как известно, содержат информацию о распределении УНТ по диаметрам.

Рис. 1. ТЕМ – изображение нанотрубки.

Работ по использованию природных материалов очень мало. Несколько лет назад ПерсТ сообщал о перспективном ботаническом прекурсоре – камфоре [3]. Напомним, что авторы [4] вырастили из нее целый сад одностенных и многостенных нанотрубок (на кварцевой подложке вертикальные нанотрубки выглядели как клумбы цветов). Камфора - нетоксичный, экологически чистый, воспроизводимый, очень дешевый материал. От одного крупного дерева (камфорного лавра) с помощью простой отгонки с водяным паром можно получить примерно 3 т камфоры. В лабораторных условиях авторы [3] при термическом разложении 0.5 г камфоры в атмосфере аргона (с добавлением 1 вес.% ферроцена) получили за один эксперимент примерно 0.1 г нанотрубок! Однако, несмотря на то, что предложенный метод синтеза является безопасным, простым и недорогим, дополнительной информации о производстве нанотрубок из этого прекурсора не появилось.

Ученые из Nagoya Institute of Technology (Япония) предлагают свой метод получения одностенных нанотрубок (ОСНТ) из природного прекурсора – эвкалиптового масла [2]. Его источник - листья эвкалипта (рис. 2), очень быстро растущего, самого высокого в мире дерева (встречаются экземпляры до 150-155 м). Прирост составляет до 5 м в год, так что это легко возобновляемое сырье. Эвкалипты  помогают осушать болотистые места, испаряя огромное количество воды.

Родина эвкалиптов – Австралия и остров Тасмания, но постепенно эвкалипты были культивированы в других странах. Распространились они повсюду, в том числе и на Черноморском побережье Кавказа (правда, насчет эвкалиптов в Японии информации что-то нет).

Рис. 2. В этих листьях так много масла для получения нанотрубок…Эвкалипт

 

Рис. 3. HRTEM изображения полученных ОСНТ

 

Ценное эфирное масло, главной составной частью которого является цинеол, широко используется в медицине и парфюмерии. Молекулярная формула соответствует С10Н18О. Точка кипения 176-177оС. Авторы [2] использовали метод получения нанотрубок, близкий к CVD, но одностадийный. В кварцевую трубку, находящуюся в печи, помещали катализатор (цеолит, пропитанный солями Fe/Co). При достижении 850оС в реактор подавали азот (скорость потока 100см3/мин) и эвкалиптовое масло (0,1 г/мин). Синтез проводили около 25 мин при атмосферном давлении. Температура, равная 850оС, и 5 вес.% металла в катализаторе оказались необходимыми параметрами для селективного получения ОСНТ. Этот метод не требует использования водорода, оксида углерода или вредных химикатов. Аморфный углерод не образуется. Очень хороша и воспроизводимость результатов. Наличие ОСНТ подтверждается данными электронной микроскопии (TEM, SEM) (рис. 3). По результатам рамановской спектроскопии диаметр нанотрубок примерно 0,79-1,71 нм.

Достоинства эвкалиптов привели к тому, что они стали важным источником сырья для целлюлозно-бумажной промышленности, принося быструю прибыль. В Испании, по словам местных жителей, эвкалипты теперь выращивают «на бумагу», в Португалии уже каждое шестое дерево – эвкалипт. Посадки этих деревьев заменяют собой смешанные леса и оливковые рощи, что нарушает водный баланс почвы. Что же будет, если и производители углеродных нанотрубок начнут претендовать на эту так называемую «зеленую нефть»?..

  1. X. Liu et al., Mater. Lett. 61, 3916 (2007).

  2. P. Ghosh et al., Mater. Lett. 61, 3768 (2007).

  3. ПерсТ, т.10, вып.12, с.1, (2003). http://perst.issp.ras.ru/Control/Inform/perst/2003/3_12/index.htm

  4. M. Kumar, Y. Ando, Diamond and Related Materials 12, 998 (2003).

О.Алексеева
ПЕРСТ



БАК остро нуждается в детекторах для фиксирования элементарных частиц
Эффект рождения гидродинамических потоков от ультразвуковых волн
Создан безмагнитный кремниевый циркуляционный чип для диапазона миллиметровых волн
Физики из Национального института стандартов и технологий (США) добились одновременной квантовой запутанности сразу 219 ионов бериллия (9Be+)
Новый метод получения пучка спин-поляризованны позитронов
Рябь на графене
Эффект Джозефсона в бозе-эйнштейновском конденсате
Дробный спин
Однофотонный транзистор для оптического компьютера
Переход сверхпроводник-диэлектрик при разупорядочении