Ученые из Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, Пермский национальный исследовательский политехнический университет и Московского центра перспективных исследований разработали новый способ получения сверхчистых наночастиц молибденового синего — перспективного материала для электроники, медицины и химической промышленности. Результаты работы опубликованы в журнале Colloids and Interfaces.
Молибденовый синий представляет собой вещество ярко-синего цвета, состоящее из наночастиц диаметром около 3,5 нанометра. Для сравнения: человеческий волос примерно в 20 тысяч раз толще. Сегодня материал применяют в основном для определения фосфора в почве и удобрениях, однако ученые считают, что его потенциал значительно шире.
Соединения на основе молибденового синего могут использоваться как дешёвая альтернатива платине для ускорения химических реакций. Кроме того, наночастицы способны менять сопротивление под действием электрического тока и сохранять это состояние даже после отключения питания. Благодаря этому их рассматривают как основу для энергоэффективной памяти нового поколения, которая позволит компьютерам запускаться практически мгновенно.
Еще одно перспективное направление — биомедицина. Молибден считается нетоксичным для организма, поэтому наночастицы могут применяться в системах адресной доставки лекарств, а также в антибактериальных покрытиях для медицинских инструментов и имплантатов.
Главная проблема материала до сих пор заключалась в сложности очистки. Традиционные методы синтеза оставляли в растворе большое количество примесей — почти столько же, сколько и самого полезного вещества. Это мешало изучению свойств материала и его промышленному применению.
Российские исследователи предложили изменить сам подход к производству. Вместо очистки уже готового раствора они сначала удаляют примеси из исходного сырья. Для этого раствор соли молибдена пропускают через ионообменную смолу, которая удаляет посторонние ионы. Затем ученые добавляют аскорбиновую кислоту — обычный витамин C. Уже через минуту раствор становится ярко-синим, а внутри формируются однородные наночастицы.
По словам профессора кафедры общей физики ПНИПУ Александра Сюя, концентрация примесей в итоговом растворе оказалась настолько низкой, что её не фиксируют даже высокочувствительные приборы. При этом все частицы имеют практически одинаковый размер, что особенно важно для промышленного производства.
Новая технология также оказалась экологичнее существующих аналогов. В процессе не выделяются токсичные аммиак и соляная кислота, а значит снижаются затраты на очистку воздуха и уменьшается вред для окружающей среды.
Дополнительно ученые обнаружили, что свойства материала можно заранее настраивать, просто изменяя количество витамина C. При одном соотношении компонентов после нагрева образуется диоксид молибдена — полупроводник для электроники и микросхем. При другом — карбид молибдена, который эффективно ускоряет химические реакции.
Авторы работы считают, что разработка поможет создавать более дешёвые катализаторы, энергоэффективные компьютеры и новые медицинские технологии.
Источник: hi-tech.mail.ru