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
Niolka, 19 февраля 2021 09:46 
Даже не верится, что такое возможно. Буду и дальше следить, хочется верить, что наука выйдет на новый уровень и придумают лекарства от страшных заболеваний.

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

 

Странный оксид вольфрама
Странный оксид вольфрама

Биоразлагаемые полимеры
6 мая 2022 г. в 10:00 мск. через Zoom (в дистанционном формате) состоится лекция "Полимерные материалы. Биоразлагаемые полимеры" д.х.н., проф., зам. декана химического факультета МГУ С.С.Карлова.

Жизненный цикл полимерных материалов
5 мая 2022 г. в 15:00 мск. через Zoom (в дистанционном формате) состоится лекция "Жизненный цикл полимерных материалов" члена - корреспондента РАН, профессора, доктора химических наук, заведующего кафедрой высокомолекулярных соединений химического факультета МГУ А.А.Ярославова.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Насадка на фотокамеру из метаматериала как компактный поляриметр. Напечатанные на принтере композиты из нанокристаллов целлюлозы и эпоксидной смолы по прочности подобны перламутру. Дилемма “поле или частота” в магнитной гипертермии. Коллоидный аптасенсор на основе SERS для определения коронавируса SARS-CoV-2. Украшение из иттрия сберегает водород.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2022 году
коллектив авторов
24 - 27 мая пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Пятилетка Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!": что было и что может быть в будущем
Е.А.Гудилин , А.А.Семенова
Уже более 15 лет живет и развивается Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в будущее!". За всю историю Олимпиады было предложено много инновационных решений, охват олимпиадой составил более 50 000 участников по всей Российской Федерации и странам ближнего зарубежья. В статье приводятся статистические данные по Олимпиаде и возможные пути ее дальнейшего развития.

Жизненный цикл материалов
Коллектив авторов
В рамках Научно – Образовательной Школы МГУ “Будущее планеты и глобальные изменения окружающей среды” с 8 февраля 2022 года и до 31 марта 2022 года факультет наук о материалах и химический факультет МГУ начинают чтение уникального курса "Жизненный цикл материалов".

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

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.



 
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.