ВТОРАЯ ВСЕРОССИЙСКАЯ ШКОЛА-СЕМИНАР СТУДЕНТОВ, АСПИРАНТОВ И МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО НАПРАВЛЕНИЮ «НАНОИНЖЕНЕРИЯ» (NANOENGINEERING – 2009) пройдет с 30 сентября по 2 октября 2009 года в г. Калуга.

Химики, работающие во Франции, разработали простой метод синтеза молекул [3]ротаксанов, которые потенциально могут найти применение для разработки «умных материалов» и молекулярных машин. Новый метод, основанный на использовании ионов металлов в виде шаблонов позволит получать [3]ротаксаны и близкие с ними по структуре соединения с большими выходами.

«Вдеть две нитки в одно ушко» – процесс, координируемый лигандами у металлоцентра в октаэдрическом окружении, комплекс металла с ротаксаном деметаллизируется, образуя свободный [3]ротаксан. (Рисунок из JACS, 2009. DOI: 10.1021/ja809267z)

Ротаксаны представляют собой класс соединений, состоящий из гантелеобразного стержня, на который «надет» циклический компонент. Ротаксаны привлекают внимание исследователей в последнее десятилетие главным образом тем обстоятельством, что изменение ими формы в ответ на внешние воздействия может послужить для создания молекулярных машин, предназначенных, например, для хранения и передачи информация.

В общем случае название ротаксана определяется числом компонентов, из которого он собран. Так, ротаксан, состоящий из одного стержня и одного цикла, называется [2]ротаксан. Таким образом, [3]ротаксан должен состоять или из одного стрежня и двух колец или из двух стержней и одного кольца. Получение ротаксанов последнего типа (в цикл которых продето два стрежня) представляет собой очень сложную задачу.

Ученые из Национального института стандартов и технологии (NIST) США и Северо-Восточного Университета (Northeastern University) совершенно случайно сделали серьезное открытие. Они обнаружили, что остатки химических процессов изготовления матриц диоксида титана – остатки, на которые прежде не обращали никакого внимания – играют важную роль в повышении рабочих характеристик нанотрубок в фотоэлементах, производящих водород из воды.

Исследования показывают, что путем контроля процесса образования депозитов калия на поверхности нанотрубок можно получить значительную экономию энергии. Основные результаты опубликованы: C. Richter, C. Jaye, E. Panaitescu, D.A. Fischer, L.H. Lewis, R.J. Willey and L. Menon. Effect of potassium adsorption on the photochemical properties of titania nanotube arrays. J. Mater. Chem., published online as an Advanced Article, March 27, 2009. DOI: 10.1039/b822501j.

Диоксид титана (TiO₂) – универсальное химическое соединение, известное также как белый пигмент, используется в многочисленных приложениях и может быть обнаружен практически во всех областях повседневной жизни, начиная от зубной пасты и солнцезащитных кремов и заканчивая красками. Тридцать пять лет назад японские ученые продемонстрировали, что диоксид титатна может функционировать как фотокатализатор в процессах электролитического получения водорода из воды на солнечном свете. В последние годы исследователи из разных стран тестируют многочисленные способы оптимизации этого процесса с целью создания дешевых коммерческих экологически чистых технологий.

Исследователи из Университета Амстердама утверждают, что работающие на природном газе топливные электростанции могут быть легко переоборудованы для того, чтобы производит не только электроэнергию, но и водород.

Рисунок из Green Chemistry, 2009; DOI: 10.1039/b900516a

Такая переделка оказывается возможной благодаря разработке новых катализаторов, способных превращать метан в газообразный водород и горючий коксовый уголь, что в перспективе позволит тепловым электростанциям производить водород одновременно с электроэнергией.

Гади Ротенберги (Gadi Rothenberg) из Университета Амстердама сообщает, что новый катализатор сможет быть использован в существующих теплоэлектростанциях без особых технических проблем.

Исследователи утверждают, что катализаторы на основе оксида церия являются хорошими кандидатами для интегрирования процессов сжигания метана и получения водорода, при этом их активность и селективность может быть легко подстроена. Новые катализаторы представляют собой твердые кристаллические материалы, проявляющие хорошую производительность в температурном интервале от 400 до 500 градусов Цельсия, в ряде случаев в их составе отсутствуют драгоценные металлы.