Челябинские ученые учатся «сшивать» молекулы кристалла в единый каркас

23 Августа 2019 Автор: Евгений Аникиенко Фото: Виктория Матвейчук (официальный сайт ЮУрГУ)
Челябинские ученые учатся «сшивать» молекулы кристалла в единый каркас


По прогнозам это позволит получать новые углеродные материалы для применения в солнечной и водородной энергетике.

Ученые ЮУрГУ впервые изучили физические свойства и структуру одного из ароматических соединений — перинона. Как оказалось, это вещество, широко применяемое в качестве красителя, может дать толчок созданию новых кристаллических углеродных материалов и композитов с очень полезными свойствами. Они могут найти применение в качестве сорбентов для очистки воды и воздуха, в органической электронике, медицине и других сферах.

По словам авторов исследования, комбинация полезных свойств еще не открытых углеродных материалов открывает для них и массу электрохимических применений, например, в аккумуляторах смартфонов или электротранспорта. Они могут произвести переворот в солнечной энергетике, создании топливных элементов, например, водородных, превращающих энергию реакции водорода с кислородом в электричество. По мнению экспертов, это почти неистощимый источник экологически чистой энергии будущего, которая придет на смену бензиновым двигателям.

— У новых форм углерода прогнозируются очень ценные свойства, — считает старший научный сотрудник кафедры материаловедения и физикохимии материалов, инженер-исследователь НОЦ «Нанотехнологии» ЮУрГУ Дмитрий Жеребцов. — Это химическая инертность, электропроводность, прочность, термостабильность, адсорбционные качества. Эти наноматериалы мы планируем синтезировать из органических ароматических соединений. И первый шаг сделан: мы показали, что перинон может существовать не только в виде разупорядоченной кристаллической решетки, но и в двух упорядоченных модификациях.

По словам ученого, большой интерес перинон представляет как крупная плоская молекула, из которой могут быть созданы новые углеродные материалы. Он уверен: получение нового класса кристаллических углеродных материалов приведет к очередному мощному толчку развития материаловедения и всей химии в целом.

Сейчас ученые решают серьезную проблему: как не позволить крупным молекулам ароматических соединений разупорядочиться в процессе термолиза. Дело в том, что при нагреве перинон плавится и образует аморфный углерод. Чтобы он не потерял кристаллическую структуру, исследователи вводят в макромолекулу функциональные группы, которые еще до нагрева «сошьют» между собой все молекулы кристалла в общий углеродный каркас. Как надеются ученые, это позволит получить новые кристаллические чудо-материалы с заданными свойствами.

Другое возможное применение «ароматизаторов» — экология. Челябинские ученые с коллегами из Белградского университета изучают способы борьбы с загрязнением промышленных вод фенолами. Как и перинон, они являются ароматическими соединениями, но могут нанести большой вред окружающей среде и здоровью людей. И все же, как выяснили ученые, токсичное воздействие фенола можно предотвратить, подвергнув его электрохимическому окислению. В качестве нейтрализатора применили пористый углеродный анод, легированный наночастицами оксида железа. В результате вредные вещества окисляются, образуя воду и углекислый газ.

Открытия челябинских и сербских химиков могут найти применение при очистке вод, загрязненных органическими веществами, которые не поддаются обезвреживанию традиционными способами.

Сегодня | 09:34
Фонд Кончаловского намерен показать на Южном Урале фильмы легендарного режиссера

Челябинская область станет площадкой для показа фильмов легендарного режиссера.

Вчера | 21:52
Челябинская дзюдоистка завоевала «золото» на этапе Гран-при в Ташкенте

Сабина Гилязова стала лучшей в весовой категории до 48 кг.

Вчера | 16:57
Южноуральские аграрии собрали урожай наград на межрегиональной выставке

Аграрии Челябинской области завоевали на IX межрегиональной агропромышленной выставке в Екатеринбурге 57 медалей, из которых 12 золотых.

Вчера | 16:44
Единороссы определились с кандидатурой спикера гордумы Челябинска

Городским депутатам предложили поддержать партийного выдвиженца Андрея Шмидта.

Новости   
Спецпроекты