Синтезированы микротрубки из сжимающегося при нагревании материала
Синтeзирoвaны микрoтрубки из сжимaющeгoся при нaгрeвaнии мaтeриaлa
Исслeдoвaтeли Сaнкт-Пeтeрбургскoгo гoсудaрствeннoгo унивeрситeтa (СПбГУ) впeрвыe пoлучили тoнкoстeнныe микрoтрубки из фтoридa скaндия – мaтeриaлa, сжимaющeгoся при нaгрeвaнии. Исслeдoвaния пoддeржaны грантом Российского научного фонда (РНФ). Статья ученых опубликована в журнале Inorganic Chemistry. Кратко о полученных результатах сообщается в пресс-релизе РНФ. Дело в том, что атомы твердого тела зафиксированы в одной точке кристаллической решетки и при температуре, отличной от абсолютного нуля, колеблются относительно положения своего равновесия. Амплитуда таких колебаний зависит от внутренней энергии кристалла, которая, в свою очередь, определяется его температурой. Увеличение температуры приводит к росту энергии атомов и амплитуды их колебаний. Таким образом, атомам требуется больше свободного пространства, из-за чего кристалл расширяется. Аналогичные процессы происходят, когда материал сжимается при понижении температуры. Из этого правила, однако, есть исключения. Некоторые материалы проявляют аномальные свойства и способны сжиматься при нагревании, а расширяться при охлаждении. Ученые объясняют это тем, что подобные материалы содержат в себе атомные микроструктуры в форме тетраэдров и октаэдров, которые при нагревании смещаются более компактно, и общий объем кристалла уменьшается. Один из таких удивительных материалов – фторид скандия. Он отличается относительно простой кристаллической решеткой и большим диапазоном температур (от 10 до 1100 кельвинов) проявления аномальных термических свойств. Ученые кафедры химии твердого тела СПбГУ разработали уникальную методику получения микротрубок из фторида скандия. В своей предыдущей работе исследователи смогли получить стержни фторида скандия и выяснили, что они кристаллизуются в ранее неизвестной модификации. Эта работа послужила отправной точкой для нового исследования, в рамках которого ученые путем точной настройки условий синтеза: состава, концентрации и рН жидкой фазы – смогли получить полые микротрубки. В результате реакции этих двух веществ на поверхности раствора образуются кристаллы нового соединения – фторида скандия. «В работе продемонстрирована пока только возможность синтеза тонкостенных микротрубок. На следующем этапе мы изучим термическое поведение синтезированных полых кристаллов для составления рекомендаций по их применению. В частности, на основе фторида скандия можно создавать материалы с программируемым термическим поведением, но для этого нужно изучить возможности получения композитных материалов с помощью нашего метода. И, наконец, наши результаты имеют фундаментальное значение. Мы будем пытаться адаптировать разработанную методику синтеза микротрубок для получения других неорганических материалов с подобной морфологией», – говорит автор исследования, кандидат химических наук, старший научный сотрудник кафедры химии твердого тела СПбГУ Лариса Гулина. По словам ученых, полученные ими микротрубки необходимы во многих областях, в частности для защиты высокоточных компонентов микроэлектромеханических систем от теплового расширения. Полая трубка, сжимающаяся при нагревании, может обладать особыми преимуществами при использовании, например, в качестве защитного контейнера. Источник: ПОЛИТ.РУ
