(решение задач блока ХИМИЯ / МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, как и других блоков, позволит отобрать ТРЕХ человек на очный тур, набравших при решении задач ЭТОГО блока наибольшее количество баллов. Дополнительно по результатам очного тура эти претенденты будут бороться за специальную номинацию «Нанохимия и наноматериалы». На очный тур будет отобрано также еще 5 человек, набравших наибольшее абсолютное количество баллов, поэтому после решения задач по своей специальности есть полный смысл решать задачи из других блоков.)
При окислении в атмосфере влажного воздуха при температуре 25 – 35 °C на поверхности жидкометаллических сплавов (Hg, Ga, In, Pb или Bi), содержащих Al, образуются нановолокна (фибриллы) диаметром ≈ 5нм. Состав этих волокнистых продуктов близок к Al2O3·nH2O, где n снижается от ~ 4 до ~ 1 при увеличении температуры взаимодействия. Несмотря на малую плотность, от 0,02 до 0,04 г/см3, и большую открытую пористость, более 98 %, эти наноматериалы можно получить в виде отдельных однородных монолитов (блоков) объемом до нескольких литров.
1. Каков возможный механизм формирования рентгеноаморфных нанофибрилл Al2O3·nH2O? (3 балла) Какова роль ртути, галлия и других перечисленных выше компонентов в процессах формирования нанофибрил (2 балла)? Можно ли аналогичным образом получить нанофибриллы оксида цинка, оксида индия, оксида меди, сульфида цинка (2 балла)?
2. Чем обусловлена структурная устойчивость и хорошая воспроизводимость морфологической особенности нанофибрилл - практически постоянного диаметра ≈ 5нм (2 балла)?
3. Чем может предопределяться структурная самоорганизация продуктов реакции, имеющих на поверхности жидкометаллической фазы аморфное апериодическое строение, в нанофибриллы (2 балла)? Из каких структурных компонент, нанокластеров, либо "модулей", могут быть сформированы нанофибриллы оксигидроксидов алюминия с определенным диаметром? (1 балл)
4. Где такие материалы могут найти свое практическое использование? (1 балл)
5. Объясните морфологические изменения, происходящие с нанофибриллами, после отжига при температурах 1000 и 16500С. (3 балла)