Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Томографическая диагностика качества графеновых материалов и визуализация реакционной способности дефектов

Ключевые слова:  AnanikovLab, графен, дефекты, микроскопия, палладий, углерод, углеродные поверхности

Опубликовал(а):  Попова Олеся Геннадьевна

20 мая 2015

Метод визуализации дефектов на поверхности графеновых слоев путем томографического исследования с использованием контрастного вещества был разработан учеными из Института органической химии им. Зелинского РАН (Москва) в рамках международного проекта. Разработанный диагностический метод всего за несколько минут позволяет найти тысячи дефектов на поверхности углеродного материала с помощью стандартного микроскопического оборудования. Томографическая диагностика графеновых слоев выявила организованные структуры дефектов на больших площадях углеродных поверхностей. Результаты исследования опубликованы в журнале Chemical Science, издаваемом Royal Society of Chemistry (DOI: 10.1039/c5sc00802f).


Характеризация дефектов необходима для оценки качества углеродных материалов и предсказания их физических и химических свойств.

Предполагается, что графен и родственные 2D материалы станут соединениями века, и это совсем не удивительно - графен очень тонкий и прочный материал, также обладающий выдающимися электро- и тепло-проводящими характеристиками. Широта применения материалов с такими уникальными свойствами, действительно впечатляет. На основе графеновых систем идет активная разработка новых биомедицинских приложений, сверхпрочных материалов, высокоэффективных устройств преобразования света, нового поколения электронных компонентов, а также высокоэффективных катализаторов для химической промышленности. Однако камнем преткновения является тот факт, что многие уникальные свойства проявляются только у идеального без-дефектного графена. Для практических приложений наиболее интересны графеновые материалы с минимальным количеством дефектов или материалы с контролируемым количеством и типом дефектов. Проблема заключается в том, что углеродные дефекты могут иметь различные размеры и формы, а динамическая природа и флуктуации делают их труднообнаружимыми с помощью обычных аналитических методов. Детальное исследование больших пространств графеновых листов для выявления дефектных участков является времязатраной задачей, не говоря уже об отсутствии простых методов визуализации дефектов на поверхности углерода.

Исследовательский проект, проведенный профессором В. Ананиковым и коллегами, предложил контрастное вещество - растворимый комплекс палладия - который избирательно прикрепляется к дефектным областям на поверхности углеродных материалов. Присоединение генерируемых в растворе кластеров палладия к поверхности углеродного материала приводит к образованию наночастиц металла, которые могут быть легко зафиксированы с использованием обычного электронного микроскопа. Чем более активен углеродный центр или дефект, тем прочнее связывание с частицами Pd и тем меньше времени занимает процедура визуализации. Таким образом, дефекты на углеродной поверхности и химически активные центры могут быть нанесены на 3D карту с высоким разрешением и уровнем контраста. Особенно интересен тот факт, что дефект будет охарактеризован не только благодаря разнице в строении или геометрических параметрах, но и по отличиям в химической активности. Таким образом, этот подход помогает визуализировать химическую реакционную способность с пространственным разрешением в нанометровом диапазоне.

Выделение дефектных центров на углеродной поверхности с помощью «Pd маркеров» дает уникальную возможность изучить реакционную способность графеновых слоев. Как показывают полученные результаты, более 2000 реакционно-способных центров могут быть расположены на одном квадратном микрометре поверхности обычного углеродного материала. При этом распределение дефектов не является хаотическим и в ряде случаев наблюдается упорядоченная структурная организация дефектов.

Медицинское применение томографии, включая использование контрастных реагентов для повышения точности и упрощения наблюдений, является хорошо известным и надежным диагностическим инструментом. Данная работа открывает перспективы применения томографии для проведения диагностики на наноразмерном уровне.

Статья «Spatial imaging of carbon reactivity centers in Pd/C catalytic systems» (авторы E. O. Pentsak, A. S. Kashin, M. V. Polynski, K. O. Kvashnina, P. Glatzel and V. P. Ananikov) опубликована в журнале Chemical Science, издаваемом Royal Society of Chemistry.

Ссылка: Chem. Sci. 2015, DOI: 10.1039/c5sc00802f

Онлайн ссылка: http://dx.doi.org/10.1039/c5sc00802f





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

 

Наносветофор
Наносветофор

Конкурс «Элементы и Люди» в честь Международного года Периодической таблицы химических элементов
РХТУ им. Д.И. Менделеева, Российское химическое общество имени Д.И. Менделеева, МГУ имени М.В. Ломоносова приглашают к участию в конкурсе, посвященном 150-летнему юбилею Периодической таблицы химических элементов Менделеева. Участвовать могут школьники, студенты, молодые ученые и специалисты.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Нитрид-борные нанокомпозиты для доставки лекарств. 2D наноматериалы помогут создать портативную искусственную почку. Обзор по cтрейнтронике. Доставка лекарств с помощью борнитридных фуллеренов. Речные фуллерены. Научный хит-парад 2018 по версии APS

Лекция Константина Севернинова: от бактериального иммунитета к геномному редактированию
20 декабря состоялась лекция молекулярного биолога, профессора Константина Северинова.
На лекции обсуждались вопросы: какова природа генетических болезней, и сможем ли мы лечить их в ближайшем будущем; что такое система CRISPR-Cas, и как бактерии используют её для борьбы с вирусами, и как изучение этого необычного механизма привело к созданию мощного инструмента геномного редактирования.

Почувствовать живое...
Е.А.Гудилин, А.А.Семенова, Н.А.Браже
Неразрушающее исследование живых клеток и клеточных структур является в настоящее время важным направлением научных изысканий, которые во многих зарубежных и российских научных группах направлены на достижение вполне прагматической цели – разработку новых принципов биомедицинской диагностики и эффективных подходов в нарождающейся персональной медицине.

Российская газета: Перевернуть пирамиду. Президент РАН: как повысить наши шансы на Нобеля
Юрий Медведев
Почему Россия по числу Нобелей отстает от ведущих стран мира, уступая, например, даже маленькой Швейцарии? Замалчиваются ли достижения отечественных ученых? Почему без привлечения в науку российского бизнеса мы не сможем успешно конкурировать в борьбе за престижную научную премию? Об этом корреспондент "РГ" беседует с президентом РАН Александром Сергеевым, который побывал в Стокгольме на вручении Нобелевских премий и поделился своими впечатлениями.

Эффект лотоса
Никельшпарг Эвелина Ильинична
Кратко и поэтично об одном из самых известных эффектов, который так любят школьники и участники наноолимпиады - об эффекте лотоса...

Инновационные системы: достижения и проблемы
Олег Фиговский, Валерий Гумаров

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!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
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.