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

Ультразвук под микроскопом – как механические волны контролируют реакционную способность в жидкой среде

Ключевые слова:  вода, ИОХ РАН, нанотехнологии, наночастицы, ультразвук, электронная микроскопия

Опубликовал(а):  Александра

11 декабря 2020

В исследовании сотрудников ИОХ РАН было впервые наглядно визуализировано воздействие ультразвука на жидкость. Использование эффекта стоячих механических волн, возникающих в жидкой реакционной смеси под действием внешнего источника ультразвука, позволяет управлять её структурой на микро-уровне и влиять на результат протекающих в ней химических превращений (doi: 10.1021/jacsau.0c00024).


В наши дни ультразвук повсеместно применяется в медицине, промышленности и целом ряде высокотехнологичных отраслей. Особенности взаимодействия ультразвука с различными веществами активно изучаются с целью разработки новых методов для биологии, медицины, химии и материаловедения. Высокоинтенсивный ультразвук зарекомендовал себя как инструмент для осуществления химических превращений в экстремальных условиях благодаря своей способности генерировать большое количество энергии в объеме жидкости за счёт явления акустической кавитации. Стоячие же механические волны в жидкости нашли применение в процессах нефтепереработки и пищевых технологиях.


В исследовании сотрудников Института органической химии им. Н.Д.Зелинского РАН (ИОХ РАН) при помощи метода жидкостной электронной микроскопии с использованием специально разработанного ультразвукового микро-реактора было впервые наглядно визуализировано воздействие ультразвука на жидкость. Ученые обнаружили, что микро-структурированные растворы на основе воды и ионных систем взаимодействуют со звуковыми волнами высокой частоты, что приводит перестройке внутренней структуры раствора, сопровождающейся изменением его физико-химических свойств.


Объединение эффекта стоячих механических волн, возникающих под действием ультразвука, и уникальных структурных и физико-химических свойств исследованных водных систем позволило осуществить управляемый синтез широко востребованных металлических наночастиц золота и палладия.



Рисунок: Химическое использование эффекта механических волн, возникающих в системе ионная жидкость (ИЖ)/вода под действием ультразвука, для управления реакцией получения металлических наночастиц.


Облучение реакционной смеси, содержащей водорастворимую соль металла, воду и ионную жидкость, ультрафиолетом позволило получить желаемые частицы металлов без использования дополнительных реагентов. При этом проведение реакции в условиях непрерывной генерации механических волн приводило к существенному уменьшению размеров частиц за счёт смены режима протекания реакции и локализации реагентов в микро-каплях, что было наглядно продемонстрировано при помощи электронной микроскопии.


Исследование механизма обнаруженного явления при помощи жидкостной электронной микроскопии, а также методов инфракрасной спектроскопии и спектроскопии ядерного магнитного резонанса позволило предположить, что эффект механических волн заключается в переносе воды между различными фазами, а также в её частичном испарении с образованием нового устойчивого состояния, существующего за счёт притока механической энергии.


В настоящее время жидкие среды на основе воды и ионных жидкостей находят широкое применение в различных сферах, которые не ограничиваются лишь химией нано-материалов, а включают в себя также органический синтез, переработку возобновляемых природных ресурсов, создание устройств генерации и хранения энергии и другие. В связи с этим обнаруженное явление может в ближайшем будущем найти ещё больше приложений в лабораторной, промышленной и даже бытовой практике.


Работа выполнена в лаборатории В.П.Ананикова и опубликована в недавно созданном флагманском журнале открытого доступа Американского химического общества (“JACS Gold”, An Open Access Journal of the American Chemical Society).


Ссылка:

Kashin A.S., Degtyareva E.S., Ananikov V.P., "Visualization of Mechanical Wave Effect on Liquid Microphases and Its Application for the Tuning of Dissipative Soft Microreactors ", JACS Au, 2021, doi: 10.1021/jacsau.0c00024

https://doi.org/10.1021/jacsau.0c00024


Веб-сайт лаборатории: AnanikovLab.ru



Источник:



Комментарии
vasilisk12, 28 декабря 2020 18:08 
Удивительно все таки насколько быстро вокруг нас меняется мир и сколько всего нового постоянно появляется.
vasilisk12, 28 декабря 2020 18:09 
Это и правда поистине увлекательно, мне давно интересна физика, но как жаль что это не может принести мне никаких денег, разве что репетиторством, но этим я заниматься не хочу. Пробую сейчас казино с игрой на деньги, быть может хотя бы так дополнительно смогу что-то подзаработать.

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

 

Человеческий волос 2. Крашеный.
Человеческий волос 2. Крашеный.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ» (Интересные научные события 2020 года от Американского физического общества (APS): Новый век сверхпроводимости. Магические углы в графене. Новые рекорды LIGO и Virgo: сверхмассивные и асимметричные слияния черных дыр. Свет от темной материи в эксперименте Xenon. Чего не хватает для создания квантового интернета? Коперниканский переворот в нейронных сетях. Червякомешалка. Вселенский метроном и предел точности атомных часов. Благородные металлы и графен против токсичных газов. Мультиферроик с ферродолинным упорядочением. Борные сенсоры азотосодержащих загрязнителей.

Наносистемы: физика, химия, математика (2020, Т. 11, № 6)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume11/11-6
Там же можно скачать номер журнала целиком.

С Новым годом!
Дорогие друзья и коллеги!
Поздравляем с наступающим 2021 годом!
Желаем всем хорошего настроения и здоровья, удачи во всем и новых достижений!

Спинтроника и iPod
В.В.Уточникова
В 1988 году Альберт Ферт и Петер Грюнберг независимо друг от друга обнаружили, что электросопротивление композитов, составленных из чередующихся слоев магнитного и немагнитного металла может невероятно сильно меняться при приложении магнитного поля. В течение десятилетия это, казалось бы, эзотерическое наблюдение революционным образом изменило электронную промышленность, позволяя накапливать на жестких дисках все возрастающий объем информации.

ДНК правит компьютером
Бидыло Тимофей Иванович
Наиболее вероятно, что главным революционным отличием процессоров будущего станут объемная (3D) архитектура и наноразмер составляющих, что позволит головокружительно увеличить количество элементов. Сегодня кремниевые технологии приближаются к своему технологическому пределу, и ученые ищут адекватную замену кремниевой логике. Клеточные автоматы, спиновые транзисторы, элементы логики на молекулах, транзисторы на нанотрубках, ДНК-вычисления…

Будущее техники отразилось в идеальном нанозеркале
Кушнир Сергей Евгеньевич
Свыше 99,9% падающего излучения отражает новое зеркало, построенное физиками США. А ведь толщина его составляет всего-то 0,23 микрометра. Специалисты говорят, что новинка способна улучшить параметры многих компьютерных устройств, где применяется лазерная оптика.

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.