Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис.1. a) Малоугловой XRD полученной плёнки; SEM-изображения боковой (b) и верхней (c) поверхности плёнки.
Рис.2.a) схема измерения ионного тока через полоски мезопористой тонкой плёнки; b) кривые I/V, полученные при различных концентрациях протонов; c) зависимость ионной проводимости от концентрации протонов, которая отличается от данной зависимости для объёмного материала (пунктирная линия) при низких концентрациях. График можно разделить на три зоны: низкие концентрации протонов – зона превалирования поверхностных зарядов, высокие концентрации протонов – зона превалирования объёмной концентрации носителей заряда, и промежуточная зона, где поверхностная плотность зарядов значительно уменьшается при увеличении концентрации протонов до значения pH изоэлектрической точки (~2,6); d) зависимость ионной проводимости от концентрации KCl. Пурпурным цветом на вставках обозначен электростатический потенциал внутри наноканалов.
Рис.3. a) фотография устройства на основе мезопористой плёнки; b) микрофотография обратной сороны, демонстрирующая взаимное расположение мезопористых тонких плёнок, золотых контактов и 4 каналов для жидкости на чипе из полимерного материала; c) кривые I/V при изменении напряжения от -1 до +1 В. Нулевой сдвиг был вычтен; d) Характеристики переноса при различных напряжениях. Вставка: крутизна данной характеристики от Vg (напряжения на затворе); e) схема, позволяющая понять принцип действия устройства: красный – катионы, синий – анионы, распределённые внутри наноканалов.
Рис.4. a) Дифференциальная проводимость в зависимости от напряжения на затворе Vg. Видно, что при высоких pH (2 и 3) зависимость оказывается очень слабо выраженной; b) отношение активной межэлектродной проводимости к проводимости стока, что определяет способность затвора управлять током ионов при различных pH.

Беготня протонов по мезопорам

Ключевые слова:  наноструктура, протонообменная мембрана, тонкие пленки

Опубликовал(а):  Смирнов Евгений Алексеевич

11 апреля 2008

Регулируемый транспорт протонов играет значимую роль в биологических процессах, таких как АТФ синтез, а также в технологически важных приложениях, к примеру, в водородных топливных элементах. На сегодняшний день практически все протон-обменные мембраны построены на основе сополимера из сульфонированного тетрафторэтилена с высокой протонной проводимостью, разработанного ДюПоном в конце 1960-х. Активное управление протонной проводимостью, очень похожее на транспорт ионов внутри клеточных мембран, до сих пор ждёт своей реализации. Учёным из Калифорнийского Университета удалось создать подобного рода мембраны на основе ориентированных мезопористых плёнок оксида кремния.

Управляемый транспорт протонов в ориентированных мезопористых плёнках оксида кремния - такие мембраны очень важны с практической точки зрения, так как могут быть использованы в сверхчувствительных сенсорах для биомолекул. Транспорт ионов через наноразмерные каналы демонстрирует уникальные характеристики, разительно отличающиеся от объёмного материала. Благодаря высокому соотношению поверхности к объёму поверхностными зарядами может полностью управляться ионная проводимость, так что проводимость изменяется на порядки. Следовательно, управляя поверхностной плотностью зарядов в каналах, может быть осуществлён быстрый транспорт ионов, молекул и даже отдельных белков. Однако чтобы такой транспорт был эффективен, диаметры каналов не должны превышать 10 нм при достаточно высокой ионной силе раствора (например, в соответствующей физиологической жидкости или при условиях, создаваемых в топливных элементах с высокой плотностью энергии).

Авторами работы среди множества мезопористых материалов на основе оксида кремния был выбран SBA-15, поры которого меньше 10 нм. Он был синтезирован с использованием блок-сополимерного темплатного золь-гель метода с последующим контролируемым отжигом. На рисунке 1 представлены данные рентгеновской дифракции и изображения растровой электронной микроскопии полученного материала.

После ряда экспериментов по измерению протонной и ионной проводимости без внешнего приложенного поля (рис.2) и с ним (рис.3) учёные показали, что созданное ими устройство позволяет в 2-4 раза увеличить скорость ионного транспорта, а так же значительно расширить концентрационные границы применимости подобного подхода. Действие созданного устройства можно уподобить работе полевого транзистора (рис.3e). Также было показано, что наибольшей эффективности управление ионной проводимостью достигается при pH=4 (рис.4).

Учёные уверены, что управляемый низким напряжением ионный транспорт в скором времени найдёт применение в ряде наноустройств, к примеру, для манипулирования, разделения биомолекул и определения отдельных пептидов и аминокислот, а также в устройствах преобразования энергии, таких как протонобменные мембраны топливных батарей, фотоэлектрохимические ячейки и топливные элементы на основе ферментных катализаторов.




Комментарии
Ну-с поздравляю успешным переоткрытием электрокинетических явлений.

Капиллярный электрофорез давно и успешно используется для для "манипулирования, разделения биомолекул и определения отдельных пептидов и аминокислот". Прибор "Капель" выпускается питерским "Люмэксом". Крутая однако штука - двойной электрический слой, он был "нанослоем" еще во времена Фрумкина и Гейровского, токмо они про "наносущность" электрохимии не знали в силу видимо собственной непроходимой тупости.
Медвед читаль и плакаль. Ну вот скажите ЗАЧЕМ регулировать протонную проводимость мымбраны в топливном элементе? По аналогии с тем же успехом можно изобрести дьявольски сложное устройство для регулирования диаметра топливопровода и выхлопной трубы в автомобиле. Зачем? Чтобы жизнь медом не казалась?
Ей-богу прям пигмеи на плечах могучего племени гигантов придумавших нафионовые мембраны.
Не точно не удивлюсь если в следующий раз продемонстрируют "наноэлектронное" устройство вспомнив про простой опыт по выпрямлению тока алюминиевой ложкой опущенной в раствор. Только оксид алюминия переименуют в нанопористый нанооксид.
Ваш пафос мне непонятен - с чего Вы взяли, что авторы решели переоткрыть двойной электрический слой?
"Транспорт ионов через наноразмерные каналы демонстрирует уникальные характеристики, разительно отличающиеся от объёмного материала. Благодаря высокому соотношению поверхности к объёму" - вот это извините "свист" в ответ на вопрос: почему?. Ионный транспорт в системах с высокой долей поверхности открыт, объяснен и используется например в капиллярном электрофорезе уже кавырнадцать лет. "Наноразмерные каналы" ничего не объясняют. А ответ находиться в книжке "Коллоидная химия" в главе Электрокинетические Явления. Поскольку меня учили коллоидной и электрохимии я смею предсказать что в "наноразмерных каналах" должон наблюдаться нехилый транспорт воды до кучи к ионному транспорту.
Аффтары однако не хочут использовать общепринятую терминологию и делают вид,что "открыли" новую область.
"Ионный транспорт в системах с высокой долей поверхности открыт, объяснен и используется например в капиллярном электрофорезе уже кавырнадцать лет. "Наноразмерные каналы" ничего не объясняют. А ответ находиться в книжке "Коллоидная химия" в главе Электрокинетические Явления. Поскольку меня учили коллоидной и электрохимии я смею предсказать что в "наноразмерных каналах" должон наблюдаться нехилый транспорт воды до кучи к ионному транспорту."

Вы, любезнейший Алексей, когда коллоидную химию учили, вероятно книжку держали крепко и мудро, и вот так же с президентской хитринкой, но судя по комментариям Вашим, дальше названий глав и подписей к картинкам не продвинулись. Я вполне соглашусь - этого более чем достаточно для того, чтобы с мудрым видом "свистеть" обучая химиков для ФБР. К тому же, Вы ведь даже Австрию с Австралией наверняка не путаете...
А здесь может лучше не надо имитировать посвист "нанопурги"!
(Опасаюсь значительного вреда от Вас из-за того, что многих может серьезно покалечить от смеха...)

Размер капилляров в капиллярном электрофорезе ~50 микронов (2-5 на "переднем крае" науки)
Дальше уже на пальцах, медленно: "В одном микроне - тысяча (1000) нанометров". В смысле не тысяча пальцев (не дай Бог, попытаетесь себе представить ) а НАНОМЕТРОВ.
Их, нанометров, очень много везде: всех никак не задушите критикой, и щупом не проткнете, и не пытайтесь!

Так что, возвращаясь к капиллярному электрофорезу, все настолько другим будет, что и "новых областей" совсем открывать не надо!
Начиная с вязкости (определяющей и подвижность, и ее градиент), которую там и формально описать будет сложно хотя бы из-за структурирования жидкостей.
Так что "нехилый транспорт воды" станет "нехилeйшей" проблемой для понимания.
И если Вы мне покажете учебник коллоидной химии, где физические модели того же двойного электрического слоя включают структурирование жидкости, а не просто представляют ее как "единую среду" утыканную безликими ионами, я куплю Вам самый большой и сочный гамбургер, "Double Triple Cheese"(?) и Freedom Fries , для поддержания Вашей улыбки.

P.S. А про "чисто" нанобиофотонное мне очень понравилось
В духе псевдонима и по сути (только звучит немного вызывающе как-то... ("новорусски" что ли). Может скорректирую, когда Вы окончательно разбудите во мне Зверя своими комментариями...)
Бу-га-га! А знаете какая область в капилляре ответственно за возникновение электроосмотического потока? Там нанометров уже немного,
как вы их не растягивайте.
Капиллярный электрофорез тем принципиально и отличается от обычного электрофореза, что ДЭС на поверхности капилляра ПРИНЦИПИАЛьНО изменяет ионный транспорт в капилляре. И в том самом ДЭСе нанометров уже очень немного. Так что все там "наноструктуривано в нанослое". Вы чего вправду считаете, что капиллярный электрофорез разрабатывался лохами не имеющих представления о пограничной области у стенок капилляра? Там тысячи очень серьезных работ и сотни книжек. Электроосмос был открыт в свое время с помощью наноглины древним нанохимиком в Москве в 1809 году.
Кстати в книжке Жукова "Коллоидная химия" упомянуто где-то изучение электроосмоса питерскими физ-химиками лет эдак 100 назад в пористых стеклах. Вот такая древняя нанотехнология. ПОКАЖИТЕ МНЕ МЕСТО в этой публикации КОТОРОЕ НАХОДИТ"СЯ В ПРОТИВОРЕЧИИ С ИЗВЕСТНЫМ ЗНАНИЕМ. Ещще раз спрошу: ГДЕ НОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ ОПИСАННЫЕ АФФТАРАМИ? ГДЕ ПОКАЗАН обычный транспорт и принципиально новый НАНОТРАНСПОРТ?
Посмотрите на обсуждаемую публикацию. Аффтары нарисовали примитивнейшую качественную картинку из не утруждаясь "структурированием воды". Они не сделали попытки предложить хоть какую-то модель хотя бы приблительно описать свои результаты.
Это голый бессмысленный эксперимент с претензией на изготовление ИЗДЕЛИЯ. Позволяет им такую штуку сделать именно СУЩЕСТВуЮЩЕЕ ЗНАНИЕ ОБ ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЯХ.
"Там тысячи очень серьезных работ и сотни книжек."

Серьезный аргумент

"А знаете какая область в капилляре ответственно за возникновение электроосмотического потока? Там нанометров уже немного,как вы их не растягивайте."

Пожалуйста, разберитесь по-хорошему в том, что Вы пишете!!!

"Аффтары нарисовали примитивнейшую качественную картинку из не утруждаясь "структурированием воды". Они не сделали попытки предложить хоть какую-то модель хотя бы приблительно описать свои результаты."

Авторы сделали реальную работу и опубликовали ее очень реально... Так что инсценировать сразу две Крыловских басни (про виноград и про слона) и нелепо как-то.

Авторам модели строить и не надо, они мезопористый слой нанесли правильно и аккуратно, и померили качественно
Боюсь что определение электрокинетических явлений прошло мимо вас во время учебы.
О природе и размерах области за них ответственной вы не имеете ни малейшего понятия.
А что именно аффтары померяли? Там есть хоть какие-то оценки неких НОВЫХ параметров?
Что именно КАЧЕСТВЕННО померяно, что можно использовать?
МОДЕЛь нужна всегда. Меня в бытность аспирантом учили что "ты должен предвидеть результат эксперимента". Так учат в Питере.
Это наверное старомодно.
Алексей,
боюсь, что я с Вами не соглашусь. Толщина двойного электрического слоя существенно превосходит радиус каналов в SBA-15.
Насколько мне известно, описание капиллярных явлений в таких каналах отсутствует. Если у Вас есть ссылки на работы, где такие явления в явном виде рассматриваются, буду признателен.
"Боюсь что определение электрокинетических явлений прошло мимо вас во время учебы.О природе и размерах области за них ответственной вы не имеете ни малейшего понятия."

Я Вас очень прошу, ловя на слове, расскажите мне ЗДЕСЬ и СЕЙЧАС в двух-трех словах (можно и больше - пишете Вы очень быстро) без ПУРГИ и не прячась за малозначащами фразами! Какие там "нанометры" и роль поверхностного слоя!

"МОДЕЛь нужна всегда. Меня в бытность аспирантом учили что "ты должен предвидеть результат эксперимента". Так учат в Питере. Это наверное старомодно."

Это тема для серьезного и нужного разговора, но ПОСЛЕ конкретного рассказа про "электрокинетические явления"!

Да, старомодно и контрпродуктивно!
(И Питер тут перпендикулярен теме)
Владимир Константинович, в том то и фишка. Эта работа ни на йоту не приближает нас к пониманию что будет если размер капилляра приближается к нулю. Глядя на результаты - вроде как ничего нового не получилось.
"Эта работа ни на йоту не приближает нас к пониманию что будет если размер капилляра приближается к нулю. Глядя на результаты - вроде как ничего нового не получилось."

Позвольте мне заметить, Алексей, что для того что бы "приблизиться к пониманию", нужно иметь какую-то основу этого самого понимания.
Извините за навязчивость, но продемонстрируйте Нам его, пожалуйста (см выше)!

"Вроде как..."
Зачем изобретать велосипед? Прочитайте в оригинале: http://en.wi...smotic_flow
потом задайтесь вопросом какова толщина ДЭС который и определяет разницу между движением ионов в капилляре и в стакане. Навскидку скажу что в зависимости от ионной силы 0.2-10 нм. Вот эта область и контролирует транспорт ионов к капилляре как и в эксперименте Рейсса 200 лет назад.
"потом задайтесь вопросом какова толщина ДЭС который и определяет разницу между движением ионов в капилляре и в стакане. Навскидку скажу что в зависимости от ионной силы 0.2-10 нм."

Да Вы что, Алексей, издеваетесь над Нами
или серьезно??

Вот здесь Рисунок 5!
Поясните про "нанометры определяющие движение" в капиллярном электрофорезе поподробнее!!
А то "шок и трепет"
Конечно, диаметр канала достаточен для того, чтобы комфортно разместить неподвижный слой. А вот для диффузного слоя места уже маловато.
"..диаметр канала достаточен для того, чтобы комфортно разместить неподвижный слой"

Именно, что неподвижный слой, Владимир Константинович!
А то такая у милейшего Алексея в мозгах ПУРГА !!
"...вроде как ничего нового не получилось...(ША)"
А потом Нам "качественно обученные" химики ФБР все найдут везде: и полоний, и диоксины...
Как говорил наш кристаллограф Звинчук - идите, безымянный юноша, усовершенствуйтесь, не брызгайте слюной, она вам пригодиться.
Вы не понимаете разницу между "плотным слоем" ДЭС который Владимир Константинович назвал "неподвижной". Этим ионам никто не мешает двигаться. Именно поэтому существуют скажем ионнобменные материалы ионы там "не привязаны".
Именно поток ионов в ДЭС и управляет электроосмотическим потом "таща" за собой слой раствора гораздо более толстый. Модифицируя столь тонкий слой введением ПАВА например кардинально меняют транспорт ионов в капилляре. Внимательно изучите где, как, и почему возникают явления известные нам как электрокинетические. Тогда и поговорим.
Владимир Константинович, фаза внутри капилляра обязана быть электронейтральной - правда? Значить не будет там диффузионной части ДЭС.
Значит будет двигаться плотная часть ДЭС - есть же там проводимость таки в эксперименте.
Авторы статьи об отличиях наноканалов от, скажем так, капилляров:
Ion transport through nanoscopic channels exhibits unique characteristics that differ significantly from bulk behaviour. Owing to the high surface to-volume ratio of nanochannels, surface charges can completely govern ionic conductance such that the conductance can be enhanced by orders of magnitude, and seems independent of bulk ionic concentration. Once the channel dimension falls into a characteristic length scale close to the Debye screening length (Ld), a unipolar ionic environment in which counter ions are highly enriched begins to emerge.
А чем пардон глина в первом эксперименте Рейсса хуже? Чего в глине таких наноканалов нет?При уменьшении размера канала транспорт воды должен становиться все более эффективным, то-то его и удалось наблюдать аж два века назад безо всякой "аппаратуры".
"Неподвижный слой" - термин, используемый разработчиками приборов "Капель" Н.В. Комаровой и Я.С. Каменцевым в книге "Практическое руководство по использованию систем капиллярного электрофореза "Капель"" (с.16, 17 и далее).
Я не вижу причин по которым катионы связанные с гидроксилами не могут двигаться, обмениваются же они на поверхности стекол.
Да и размер каналов 10 нм - это вполне маштаб толщины ДЭС. Все ж не монослой же ионов в поре.
Кстати в такой системе скорее всего можно наблюдать "эффект Холла" при приложении магнитного поля - возникновении поперечной разницы потенциалов.
Ионы у самой поверхности имеют очень низкую подвижность (по меньшей мере 2-3 ионных слоя согласно зета-потенциалам, ионы там заструктурированы) или все тот же рисунок 5!

Так что как может не быть "принципиальной" разницы в наноканалах??

Упущение в понимании движущей силы электрокинетических явлений признаю
Освоил. За часть "бурной критики" извиняюсь.

Что имеем: слой у поверхности, если и не "неподвижный", то значительно менее подвижен, что и определит огромное различие с наноканалами, которое Вы пытаетесь отрицать!
В глине нет наноканалов, ориентированных параллельно подложке.
SBA-15, в отличие от глины, хорош уже тем, что наблюдаемые эффекты можно довольно строго отнести. Впрочем, на глине таких эффектов вообще не будет. Не могу себе представить описанный авторами аналог полевого транзистора, с такими же характеристиками, но изготовленный из глины.
А насчет эффекта Холла - замечательная мысль
"Я не вижу причин по которым катионы связанные с гидроксилами не могут двигаться, обмениваются же они на поверхности стекол."

Ионы эти связаны не с "гидроксилами" а с -Si-O-, и что бы их "двигать", в отличие от подвижного слоя энергия нужна значительная. Ионный обмен - реакция замещения. И перемещение ионов по поверхности должно протекать схоже с переносом заряда в полупроводниках.

Пардон, ессно замещенных в гидроксилах. Никто не запрещает эстафетный механизм ионного транспорта в таком ДЭС - это и будет такая реакция замещения одного иона другим. В принципе диффузионный и эстафетный механизм можно различить экспериментал;но.
Может подвижность и низкая, но площадь же растет обратно прорционально квадрату диаметра. Так что малая подвижность может запросто скомпенсироваться большим количеством носителей заряда. Вот что будет происходить при уменьшении диаметра канала я на основании своего ненанообразования могу попробовать. При уменьшении диамтра и следовательно буферной способности водной фазы пАШ в каналах начнет меняться. Поскольку катионы где-то надо брать то поверхность их будет хватать из воды и среда внутри капилляра будет щелочной. В принципе это измеримо - можно прямо засунуть молекулу индикатора и посмотреть.
Вот хороший пример если вы купите фильтр на активированном угле то по инструкции через него надо пролить несколько литров воды. ПОпробовав "на ощупь" эту самую порцию вы обнаружите, что она "мылкая" - заметно щелочная. Адсорбция и обмен протонов на угле заметно подщелачивают воду.
Ну а транзистор из глины, почему нет? Поперечное электрическое поле приведет в изменению распределения зарядов каналов "поперек" поля, так что математически система случайных пор должна быть эквивалентна системе параллельных капилляров с неким эффективным диаметром- ну это мне скорее мое математическое чутье подсказывает вызванное тяжелым изнасилованием матфизикой на протяжении 4-х курсов. Только надо либо тонкий слой, либо большое напряжение.
Так если "диффузионный" механизм должен будет в значительной степени смениться "эстафетным", это ли и не будет существенным отличием в наноканалах!

Я согласен про потенциальное увеличение носителей заряда, и это будет, кстати, принципиальным отличием от полупроводников где концентрация носителей зарядов много много меньше.

Про эффект Холла и транзисторы интересно будет подумать
Вот когда в работе будет продемонстрирован ПРИНЦИПИАЛьНО НОВЫЙ механизм ионного транспорта (скажем эстафетный вместо диффузионного) вот тогда и поговорим.
А на нет извините и суда нет. Надо идти от ФАКТА и ЯВЛЕНИЯ (спонтанное деление ядра, диффузия по градиенту электрического поля, изменение реакционной способности в зависимости от окружения молекулы и проч.) а не от направления научной моды ожидая АВТОМАТИЧЕСКИ новых эффектов в прокрустовом наноложе. Продемонстрированный девайс в сенсорике и методах разделения пока абсолютно бесполезен поелику транспорт ионов гораздо проще контролировать путем включения напряжения "сток-исток" точно также как расход газа носителя через колонку хроматографа.
Явление подобное эффекту Холла давно известно в физ-химии электролитов. На этом принципе даже пытались делать бесшумные движители для подводных лодок (в фильме "Охота заКрасным Октябрем" есть такая пародия на это). Пока дорого и энергозатратно.
Алексей, вновь не соглашусь:
1) о механизме в статье речь не шла, поэтому сложно обвинять авторов в том, что они и не пытались делать;
2) искать новые эффекты в ограниченной (confined) геометрии - очень логичное направление нанонауки. В данной статье эффект был показан, прототип устройства создан - чего еще можно хотеть от одной статьи?
3) авторы не позиционируют свое устройство для сенсорики и методов разделения. Они говорят о "нанофлюидике", что, согласитесь, разные вещи;
4) насчет контроля напряжения - не факт, что поможет; пробой может случиться.
А насчет эффекта Холла в р-рах электролитов я не знал, спасибо.
Почитайте пожалуйста здесь:
Keisuke Horiuchi, Prashanta Dutta, Electrokinetic flow control in microfluidic chips using a field-effect transistoр, Lab Chip, 2006, 6, 714 - 723, DOI: 10.1039/b600067c
В одном абстракте информации больше чем в статье обсуждаемой здесь. В обсуждаемой статье про токи утечки - ни гу-гу...
ОК, спасибо, посмотрю
Алексей, давайте посмотрим подробнее:
(А) A. Holtzel & U. Tallarek J. Sep. Sci. 2007, 30, 1398 – 1419.
(Б) M. Cykalo et al. Analyst, July 1998, Vol. 123 (87R–102R).

Из этих ссылок:
1) Макроскопическую вязкость никто не отменил, так что ионы полностью подвижны только в значительном удалении от поверхности (А),(Б).
2) В лучшем случае, если предполагается "проскальзывание" у поверхности в духе зета-потенциала, максимальная скорость потока достигается только в удалении более 10 (Ld) от поверхности (А).
Для миллимолярного раствора Ld - порядка 10 нм (только для 100 миллимоль/Л это ~1 нм согласно Вашей ссылке Lab Chip, 2006, 6, 714 - 723, так что Ld "0,2 нм" - разве что в насыщенных растворах).

В свете фактов приведенных выше: какая может вообще идти речь о "неуникальности" нанопор??
(Авторы об этом и пишут: см. комментарии Владимира Константиновича выше)
И если Вам не хватает какого-то теоретического обоснования уникальности нанопор - изучайте ссылку (А), там столько "теории" и детального обсуждения "полувнятных" экспериментов, и оставьте наконец в покое авторов этой красивой и элегантной работы!
Во первых не "нанопор", а "мезопор" (2-50 нм). Во вторых в эксперименте использован 1М раствор солянки, кстати в крови у вас как и у меня 0.15 М хлорида натрия и это далеко не "насыщенный" раствор. Ну раз вы хтак хотите давайте разделывать статью на мясо. Проблема та что спецкурсы по физ-химии электролитов учил меня дхн АА Пендин, про которого на Дне Химика рассказывали:

Товарищ Пендин
я рапортую
энергия Гиббса - это ЖЕ
а ЖЕ я в своей жизни видел такую
которая вам и не приснится уже

Ищщо я вам открою бальшой такой сИкрет: у меня в диссертации очень очень похожие графики, состоящие из двух частей в билогарифмических координатах активность-проводимость. Только объект там другой: жидкие полимерные мембраны. И кусок при низких концентрациях можно объяснить лишь принимая гипотезу и микрогетерогенности мембран: как показывают эксперименты в них растворена вода в виде включений размером 10-50 нм. Есть и второй максимум микронные и субмикронные включения. Изменение плотности заряда в ДЭС внутри и извне таких капель и дает похоже поверхностную составляющую проводимости таким мЫмбран
Так вот как человек много мерявший проводимость я вам скажу следующее:
1. в билогарифмических координатах выравнивается ВСЕ и сильно уменьшается разброс
2. поэтому кусок "поверхностной проводимости" надо строить отдельно в гораздо более крупном маштабе.
3. В этом куске у аффтаров такой шум что график будет выглядеть как "звездное небо в алмазах"
4. "Два объекта" с точки зрения статистики - это такая шутка. Посмотрите на график KCl при низких концентрациях - там одни измерения ползут вверх, другие вниз.
5. Поэто все разгоцоры о 3 учатстках - это такой юмор, участков там только два
6. Поэтому на графиках обязаны быть показаны ДОВЕРИТЕЛьНЫЕ ИНТЕРВАЛЫ
7. На оси внизу надо откладывать АКТИВНОСТь а не концентрацию ибо уже в 0.1 М растворе она процентов на 10% отклоняется от концентрации.
8. Как обладатель тайного знания я могу с приличной уверенностью предсказать как будет выглядеть "поверхностная часть проводимости" будучи померяна людьми у которых руки растут из правильного места. Она БУДЕТ ЛИНЕЙНОЙ в полулогарифмических координатах.
в моем дисере - десятки измерений и коэффиент корелляции для прямых 0.998 при низких концентрациях
Потому что я как дурак в свое время выводил формулы для зависимости т.н. поверхностных ИЗБЫТКОВ ионов от потенциала, которые в свою очередь есть суть линейная функция ln [АКТИВНОСТИ] электролита.
9. Проведение прямой через две точки при высоких концентрациях в KCl есть ищщо одна шутка аффтаров
10. Кстати шум точек через которые "провели" прямую весьма некривой, приложите линейку, я бы прямые провел с гораздо меньшим наклоном - если брать активность вместо концентрации то результат кстати получицца куда линейнее.
Резюме: отвратительные экспериментальные данные и совершенно непрофессиональная трактовка.

Алексей,
По всем 10 пунктам согласен (и хотел бы возразить что-нибудь (по-возможности умное), но совсем нечего! )
И про "супервыравнивание" двойные логарифмических координат, и про активность, и про статистику, и, пожалуй, про "три режима" (насколько я в этом ограниченно понимаю).
Слабый обзор!

Только один тогда вопрос меня никак не оставляет:
"Что делать с макроскопической вязкостью?"
Ведь не работает же она на этом уровне совсем.
(И отсюда графики типа Рис. 5 умомянутого выше)
Тогда как это "обходят" в реальных измерениях?
И "гипотеза микрогетерогенности" и "скольжение" диффузного слоя ограничивают сильно.

P.S. "...не "нанопор", а "мезопор" (2-50 нм)."
Ну конечно, их принято "по-старинке" называть "мезо", но ведь "нано" и по размерности, и по функциональности!

P.P.S. "ЖE"
Никто не спорит о том, что характер ионного транспорта вблизи поверхности будет другим. Только в электрохимии пользуются не вязкостью а коэффициентами диффузии и т.н. ионными подвижностями. Толщевое описание ионного транспорта имеет свои ограничения и они известны: высокая частота и высокая напряженность электрического поля (первое относится к переменному, второе справедливо как для постоянного так и переменного). В ДЭС напряженности поля огромны - до миллионов В/м. Конечно подвижность ионов ТАМ будет другой, вопрос насколько?
Вот теперь и скажите мне как из этой статью вытащить информацию о подвижности ионов у поверхности? Она действительно ценна, но аффтарам она совсем неинтересна.
А нужно сделать вот что:
1. прекратить наносвист (Деление мира на "нано" и "ненано" по размерности и мифической функциональности дело на мой взгляд гнилое. Примерно как делить людей на правоверных и дикарей)
2. построить простенькую но модель
3. оценить реальную площадь поверхности
4. вытащить некие средние величины подвижности и посмотреть как на них влияет потенциал (который меряется в лоб) и ионная сила.
5. поиграться с моделью и посмотреть как она соотвествует действительности
Да, согласен, что использование подвижностей может в значительной степени избежать привлечения вязкостей.

Не судите авторов строго, и не будьте к ним так придирчивы: уже заслуживает хорошей публикации, то что они сделали. После народ набежит и померит, и моделей настроит!

С точки зрения научной соглашусь во многом про "наносвист", но не "мифическая" отнюдь функциональность и в случае квантовых точек, и металлических плазмонных частиц!

И уже на правах " нанотренькания" в связи с выходными:

Нано - это наше все (и вдобавок песня для балалайки с хором мартовских зайцев ).

А про "религию" - это мысль чрезвычайно дельная!
Хаббард просто отдыхает!

И в духе веселой зазывной ламбады со всеми ее латиноамериканскими прибамбасами и антуражем, и одновременно с глубоким внутренним осмыслением,
прочувственно, проникновенно и возвышенно:

Нано! Осанна! Нано!
И в тайге созреют фиги и бананы!

Нано! Нирвана! Нано!
И польется пиво в кухне из-под крана!

Нано! На-на-на-Нано!
Днем и ночью в Нано верьте неустанно!


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

 

Наносеть
Наносеть

Технологическое образование школьников для новой технологической эпохи
Самарский филиал Российской академии народного хозяйства и государственной службы (РАНХиГС) вместе с Фондом инфраструктурных и образовательных программ (ФИОП) провели 2–3 ноября 2020 году Международную научно-практическую конференцию «Технологическое образование школьников для новой технологической эпохи».

Нанотехнологии ужасные и могучие
В том, что касается осмысления новых технологий, научная фантастика отчетливо напоминает жертву БАР — очень модного сейчас биполярного аффективного расстройства. Писатели мечутся между двумя крайними состояниями, двумя полюсами: преувеличенным дофаминовым восторгом и тревожной депрессией, беспросветным ужасом перед грядущим. Чем больше ожиданий от технологии, тем глубже раскол, сильнее поляризация, реже «светлые промежутки» — и последние полвека нанотехнологии определенно входят в приоритетный список.

Кадровое сопровождение инновационный проектов
Фонд инфраструктурных и образовательных программ (ФИОП) Группы РОСНАНО приглашает 25 ноября 2020 года представителей высокотехнологичных компаний и технических вузов на Всероссийскую онлайн-конференцию «Кадровое сопровождение инновационных производств».

Зоологический подход и искусственное обоняние
Пресс-служба МГУ
Ученые химического факультета и НИИЯФ МГУ имени М.В. Ломоносова сумели повысить способность искусственного обоняния идентифицировать близкие по химическим свойствам газы - метан и пропан. Ключом к успеху стал подход к обработке данных химических сенсоров, ранее применявшийся для анализа эволюционного родства животных, ископаемых видов, а также предков человека.

Зоопарк в багаже нанотехнолога
Гудилин Е.А.
Серебро в форме наночастиц - это целый мир, их форма и размер, а также то, как они вместе сосуществуют, играют очень большую роль в области их практического применения. И до сих пор это огромное разнообразие важно, и до сих пор оно оправдывает себя, и это редкий пример, когда именно наночастицы, а не только консолидированные наноматериалы и наноструктуры нужны для практики.

Универсальная система анализа метаболитов
Пресс-служба МГУ
Сотрудники химического факультета МГУ разработали аналитическую схему, позволяющую по химическим «отпечаткам пальцев» делать заключения о протекающих в организме процессах. Схема пригодится и врачам, и фармакологам, и экологам, и даже пищевикам.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

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!



 
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.