Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Слева – изображение пористой кубической наноструктуры, полученное при помощи туннельного электронного микроскопа. Справа - модель структуры кварца (темные, менее 2 нанометров в толщину области на левой фигуре). Выдвинутые на первый план структуры представляют собой маленькие кольца, упомянутые в тексте. (источник: Sandia National Laboratory)

Самособирающиеся наноструктуры создают конкуренцию естественным костям

Ключевые слова:  материаловедение, наноматериал, наноструктура, периодика

Опубликовал(а):  Кушнир Сергей Евгеньевич

24 июля 2007

Кости птиц и стволы деревьев совершенствовались эволюцией в течение миллионов лет, поэтому они достигли идеального баланса между жёсткостью и плотностью. Однако исследователи из Sandia National Laboratories и University of New Mexico (UNM) совместно с исследователями из Case Western Reserve и Princeton Universities опубликовали статью в Nature Materials, в которой показали, что при определённых условиях самособирающиеся наноматериалы могут превзойти свои природные аналоги.

Ядерный магнитный резонанс и Рамановская спектроскопия, выполненные в Sandia National Laboratory исследователями Roger Assink и Dave Tallant, наряду с молекулярным моделированием, выполненным Dan Lacks из Case Western Reserve University, показали, что, при увеличении пористости кварцевой плёнки, стенки пор становятся тоньше 2 нанометров, и структура кварца перестраивается, становясь более плотной и жёсткой.

Жёсткость кости уменьшается пропорционально квадрату её плотности. Новые материалы характеризуются другой зависимостью. Механические исследования, выполненные исследователем Thomas Buchheit из Sandia National Laboratory, работающим с UNM студентом Christopher Hartshorn показали, что жёсткость материалов, полученных самосборкой, менее чувствительна к увеличению пористости: для материала с кубической структурой пор жёсткость уменьшается только как квадратный корень из его плотности.

Кварцевые наноструктуры - синтетические аналоги пористых структур кости, воспроизведённые на наноуровне с использованием структуры кварца. Это позволяет улучшить рабочие характеристики там, где важно увеличение объёма пор. Например, при применении в технологии тонких плёнок: мембранные барьеры, молекулярные датчики и изоляторы с низкой диэлектрической постоянной, которые необходимы для будущего поколения микроэлектроники.

“Кость, строго говоря, является структурированным пористым материалом”, - говорит Brinker, профессор в UNM. “Поскольку, используя самосборку, мы создали разнообразные пористые наноматериалы с червеподобной (изгибающиеся цилиндры), шестиугольной и кубической структурами пор, нам было интересно, будет ли отношение жёсткости к плотности в этих наноматериалах аналогична уже известным оптимизированным материалам (таким как кости). Мы обнаружили, что важна и структура материала, и размер пор. При любых плотностях эксперименты показывают, что кубическая структура более жёсткая, чем шестиугольная, которая в свою очередь более жёсткая, чем червеподобная структура. Для каждой из этих структур, увеличение пористости приводит к уменьшению жёсткости, однако это изменение меньше, чем у природных материалов, так как формирование жёстких кварцевых колец приводит к дополнительному упрочнению тонких кварцевых стенок. “Это изменение в структуре происходит только на наноуровне”, - говорит Brinker.


Источник: Nanowerk, Nature Materials



Комментарии
Оно, конечно, лихо.
Но какого лешего они сравнивают полученный материал с костями? Пористость кости обусловлена необходимостью проживания клеток. Соответственно поры - крупнее 0,1 мкм. Какой тут наноуровень.
И вообще, кости должны обладать некоторой эластичностью, чтобы демпфировать удары. Иначе при ходьбе толчок от каждого шага доходил бы аж до мозга.
Пористые тонкие пленки, видимо собираются использовать в качестве диэлектриков, надеюсь что их попытки не провалятся, как предыдущие. Александр Ринатович, вы правы, кроме одного демпферируют удалы не кости, а суставы и позвоночник (точнее его форма и межпозвоночные щрящи)
Туше.
Я думаю, что в перераспределении энергии по организму участвуют ещё и мышцы и сухожилия. Правда, для того чтобы утверждать это знаний анатомии мне не хвататет. А для использования в качестве плёночных диэлектриков лучше всего CVD алмазные плёнки. Насколько я помню, у алмаза наибольшая ширина запрещённой зоны, да и устойчивость к любым воздействиям потрясающая.
Поддерживаю А.Р. - к структуре кости полученный гражданами материал отношения не имеет. У кости существенно более сложная структура... Кстати, а что такое жесткость в понимании авторов? Ее они тоже ЯМР+Раманом измеряли? :-)

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Нанопланета
Нанопланета

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Броуновское движение скирмионов.Растягиваем графен правильно. Красное вино, кофе и чай помогают создавать материалы для гибкой носимой электроники. Металлическая природа кремния и углерода.

К 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире
Эксперты отметили рост числа научных публикаций отечественных ученых и сообщили, что к 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире по публикационной активности.
27 – 29 ноября в рамках юбилейных мероприятий Химического факультета МГУ и торжественной церемонии закрытия Международного года Периодической таблицы химических элементов эксперты подвели итоги 2019 г.

Итоги Менделеевского Года
28 ноября в Фундаментальной библиотеке МГУ состоялось торжественное закрытие Международного года Периодической таблицы химических элементов Д.И.Менделеева.

Константин Жижин, член-корреспондент РАН: «Бор безграничен»
Наталия Лескова
Беседа с К.Ю. Жижиным, заместителем директора Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова по научной работе, главным научным сотрудником лаборатории химии легких элементов и кластеров.

Мембраны правят миром
Коллектив авторов, Гудилин Е.А.
Ученые МГУ за счет детального изучения структурных и морфологических характеристик материалов на основе оксида графена и 2D-карбидов титана, а также моделирования их свойств, улучшили методы создания мембран для широкого круга практических применений.

Лекция про Дмитрия Ивановича и Наномир на Фестивале науки
Е.А.Гудилин и др., Фестиваль науки
В дни Фестиваля науки «NAUKA 0+» на Химическом факультете МГУ ведущие ученые познакомили слушателей с самыми современными достижениями химии. Ниже приводится небольшой фоторепортаж 1 дня и расписание лекций.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.