У нанопузырьков внутри веществ нашли необычные свойства

У нанопузырьков внутри веществ нашли необычные свойства

Ученые из Сколтеха смоделировали поведение нанопузырьков в ван-дер-ваальсовых гетероструктурах и поведение захваченных ими веществ. Новая модель в перспективе позволит получать уравнения состояния вещества в условиях нанообъемов, что открывает возможности для извлечения углеводородов из пород с большим содержанием микро- и нанопор. Результаты исследования опубликованы в Journal of Chemical Physics

Ван-дер-ваальсовы наноструктуры — перспективная система для изучения вещества в очень маленьком объеме (от 1 кубического микрометра до нескольких кубических нанометров). Это атомарно тонкие слои двумерных материалов – графена, гексагонального нитрида бора (hBN) и дихалькогенидов переходных металлов, которые удерживаются вместе лишь слабым ван-дер-ваальсовым взаимодействием. Если между такими слоями разместить исследуемое вещество, верхний слой за счет потери связи с нижним слоем вздуется, и получится нанопузырек. Конструкция станет доступна для исследования методами просвечивающей электронной и атомно-силовой микроскопии, что дает хорошее представление о структуре, вещества, находящегося в пузырьке.

Вещество внутри ван-дер-ваальсовых нанопузырьков обладает рядом интересных и необычных свойств. Например, вода в таких условиях на порядок понижает свою диэлектрическую проницаемость и начинает активно выжигать поверхность алмазной подложки, что для нее абсолютно не характерно в нормальных условиях.  Аргон в совсем маленьких нанопузырьках радиусом до 50 нм может находиться в кристаллическом состоянии, хотя при том же давлении в большом объёме аргон – жидкий. 

Ученые из Центра проектирования, производственных технологий и материалов Сколтеха под руководством директора Центра, профессора Искандера Ахатова построили универсальную численную модель нанопузырька, которая может предсказывать форму самого пузырька при определённых термодинамических условиях и описывать молекулярное строение вещества, захваченного пузырьком. 

«С практической точки зрения, пузырьки в ван-дер-ваальсовых структурах чаще всего являются технологическим дефектом, и в большинстве случаев экспериментаторы хотят от них избавиться. С другой стороны, сами пузырьки создают деформацию, что может быть использовано в устройствах стрейнтроники: влияние деформации на электронную структуру может быть использовано для создания практических устройств, например транзисторов, элементов логики и памяти ПЗУ», — комментирует работу старший научный сотрудник Сколтеха Пётр Жиляев.

Понравился наш материал? Подписывайся на «Популярный университет» в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: