ИННОВАЦИИ: Деление в полете
Словно по волшебству, дрожа и вибрируя, мчатся в электрическом поле крошечные капельки меди, по пути вновь и вновь разбиваясь на все меньшие частички. К мишени они подлетают уже одинаковыми - диаметром в несколько нанометров - и как будто сами собой на нее ровным слоем укладываются, образуя ансамбли - группы определенного размера. Это не сказка. Так получают свои уникальные наноматериалы ученые из санкт-петербургского Физико-технического института им. Иоффе. Нужны такие ансамбли для того, чтобы сделать катализаторы, в тысячи раз эффективнее обычных.
В химической промышленности, в частности при производстве фреонов, накапливаются огромные количества токсичных хлорсодержащих отходов. Их необходимо либо уничтожать, либо утилизировать, а это не всегда просто. Нужны катализаторы, в качестве которых обычно выступают металлические частицы. До сих пор считалось, что чем мельче размолот катализатор, тем активнее он работает. Но ученые из МГУ им. Ломоносова выяснили, что ансамбли, состоящие из наночастиц металла, в тысячи раз быстрее справляются с ядовитыми отходами, чем просто отдельные наночастицы. А коллеги москвичей - физики из Санкт-Петербурга научились такие наноматериалы делать.
Свой метод авторы называют лазерной электродисперсией. С его помощью можно получить пленки, состоящие из множества наночастиц - приблизительно из триллиона практически одинаковых металлических шариков диаметром в 5 нм, ровным слоем покрывающих каждый квадратный сантиметр поверхности мишени и расположенных группами заранее заданных размеров.
В основе нового метода - воздействие на капли расплавленного металла лазера и электрического поля определенной величины и конфигурации. Луч лазера, направленный на медную пластину, расплавляет верхний слой металла. Капельки меди диаметром меньше микрона стекают с пластинки и приобретают заряд в плазме лазерного факела. Но такие заряженные капли нестабильны - действующие на них силы буквально разрывают их на части. Наконец, достигнув заранее выбранного размера, капли делиться перестают и приобретают почти идеальную сферическую форму. Тут-то их и осаждают на подложку с помощью электрического поля, причем, изменяя параметры поля, выбирают шарики нужного размера.
Что особенно важно, так можно регулировать не только размеры единичных наночастиц, но и расположение их на подложке и получить отдельно расположенные группы, состоящие из лежащих вплотную частичек меди. Вот такие группы или ансамбли, как оказалось, и есть самые эффективные катализаторы в процессах обезвреживания токсичных веществ, содержащих хлор.