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

 

Кристаллическая бабочка
Кристаллическая бабочка

Разминочные викторины по предметам стартовали на Наноолимпиаде
ХIV Всероссийская олимпиада по нанотехнологиям началась. Мы открыли впервые за 13 лет отдельные тесты для школьников по основным предметным направлениям - химии, физике, математике, биологии. Это первые (новые) официальные конкурсы олимпиады, фактически, разминка, дальше будет больше и интереснее...

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»:Динамическое термоодеяло по мотивам кожи кальмара. Газоанализатор на висмутене. Фуллерены для Тиффани. Магнетизм доменной стенки в сегнетоэлектрике или магнитоэлектрическая “сказка наоборот”. 100-летний юбилей академика Исаака Марковича Халатникова. Нобелевская премия 2019.

"Новые нанотехнологии" для "Кванториума"
Новая образовательная программа по основам нанотехнологий разработана для детских технопарков «Кванториум»

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.

Как правильно заряжать аккумулятор?
Д. М. Иткис
Химик Даниил Иткис о том, как правильно заряжать аккумуляторы гаджетов и почему телефон выключается на холоде

Постлитийионные аккумуляторы
В. А. Кривченко
Физик Виктор Кривченко о перспективных видах аккумуляторов, фундаментальных проблемах в производстве литий-серных источников тока и преимуществах постлитийионных аккумуляторов

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.