Благодаря методике, разработанной исследователями из Университета Оттавы, исследователи смогут в беспрецедентных деталях наблюдать элементарные стадии химических реакций в фемтосекундной шкале.

Поле, создающееся высокоэнергетическим лазером, позволяет отрывать электроны, как от недиссоциированной молекулы брома (нижний рисунок), так и от его диссоциирующей молекулы (верхний рисунок), в результате чего может происходить обмен электронов между диссоциированной и недиссоциированной формами (красные стрелки). Столкновение электронов с молекулой приводит к излучению ультракоротких выбросов рентгеновского излучения (фиолетовые стрелки). Интерференция двух типов излучения позволяет измерять наблюдать разрыв химической связи. (Рисунок из Nature, 2010, DOI:10.1038/nature09185)

Исследователи из Канады наблюдали за фотоинициируемой диссоциацией молекул брома с помощью фемтосекундной лазерной спектроскопии. С помощью лазера, излучающего в области дальнего ультрафиолета [extreme ultra-violet (EUV)], и способствующего разрушению молекул, исследователи могли следить за распадом молекулы брома, точно определяя положение атомов в каждую аттосекунду (5x10^–19 секунд). Возглавлявший группу исследователей Пол Коркум заявляет, что методика позволяет следить за движением атомов с исключительной точностью.

Сотрудники Исследовательской лаборатории IBM в Цюрихе (Швейцария) и Абердинского университета (Великобритания) продемонстрировали возможности сканирующей микроскопии, установив структуру молекулы органического соединения.

Изучение структуры молекулы цефаландола А методами сканирующей микроскопии. Слева сверху показаны результаты СТМ-измерений, а остальные изображения соответствуют АСМ-наблюдениям: b — необработанные данные, с — то же изображение с наложенной на него моделью цефаландола А, d — трёхмерное представление структуры. (Иллюстрация из журнала Nature Chemistry).

Для того чтобы определить, как атомы соединятся друг с другом в молекуле, учёные обычно используют непрямые методы: ядерную магнитно-резонансную (ЯМР) спектроскопию или рентгеноструктурную кристаллографию. В основе первой лежит явление резонансного поглощения радиочастотной энергии веществом, находящимся во внешнем магнитном поле, а кристаллография опирается на дифракцию рентгеновского излучения. Области применения обеих технологий жёстко ограничены; рентгеноструктурный анализ, к примеру, требует выращивания высококачественных кристаллов, что удаётся далеко не всегда.

В своих экспериментах авторы обратились к методикам сканирующей туннельной (СТМ) и атомно-силовой (АСМ) микроскопии. В прошлом году исследователи показали, что использование сканирующего датчика с прикреплённой к нему молекулой моноксида углерода позволяет применять АСМ для изучения структуры небольшой органической молекулы. Однако описанный в журнале Science опыт нельзя было считать строгой проверкой возможностей АСМ, поскольку учёные сравнивали полученные изображения с уже имевшимися у них точными данными о строении молекулы.

Исследователи из Китая разработали новый твердый катализатор, который может способствовать селективному окислению моноксида углерода до диоксида в присутствии водорода.

Новый катализатор может найти применение в водородных топливных ячейках, поскольку даже незначительная примесь СО в топливе может стать каталитическим ядом для платиновых электродов топливных ячеек.

Стабильные наноостровки оксида железа(II) располагаются на поверхности платины. Угарный газ окисляется на координационно-ненасыщенных атомах железа, расположенных на границах этих островков. (Рисунок из Science, 2010, DOI: 10.1126/science.1188267)

Давно известно, что катализаторы на основе координационно-ненасыщенных атомов железа играют важную роль как в гомогенном металлокомплексном, так и в ферментативном катализе реакций окисления. В таких системах координационно-ненасыщенный атом железа стабилизируется либо за счет лиганда, либо за счет белков. Исследователи давно предполагали, что координационно-ненасыщенные атомы железа могут оказаться полезными и для разработки гетерогенных катализаторов, однако до настоящего времени возникали сложности в получении твердофазных катализаторов такого типа.

Исследователи из Китая разработали микроскопические пружины и турбины, пропуская свет через феррожидкости (ferrofluids) – жидкости, содержащие наночастицы железа. Есть надежда, что новые формы смогут найти применение в будущем – от систем для доставки лекарств до сложных компонентов электронных устройств.

Такие микромашины ранее получали с помощью травления кремния, такое же травление применяется для получения компьютерных микросхем. Однако микромашины из кремния достаточно сложно поддаются дистанционному контролю, что ограничивает возможности их практического применения. Поскольку новые микросистемы получены из полимеризованного железа, их вращательным или поступательным движением можно управлять с помощью внешних магнитных полей.

Получение микронаномашин Making remotely controllable micronanomachines. (Рисунок из Adv. Mater., 2010, DOI: 10.1002/adma.201000542)

Возглавлявший исследование Хонг-Бо Сан (Hong-Bo Sun) из Университета Джилинь в Чанчуне отмечает, что прорыв в создании микромашин из железа был сделан тогда, когда исследователи разработали химический метод получения стабильной, гомогенной и прозрачной феррожидкости, которая может полимеризоваться при

Оксид графена, представитель семейства материалов, появившихся благодаря получению в 2004 году графена – двумерной аллотропной модификации углерода, как оказалось, отличается каталитической активностью.

Было обнаружено, что оксид графена ускоряет реакции окисления спиртов и алкенов, а также гидратирования алкинов. Полученные результаты позволяют говорить о том, что потенциальные области применения графена и его производных не будут ограничены лишь электроникой и нанотехнологиями.

Схема окисления спирта (фоном является изображение листов оксида графена, полученное с помощью атомно-силового микроскопа). (Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.201002160)

Хотя оксид графена представляет собой интермедиат, образующийся при получении графена рядом обычных методов, химики обладают сравнительно незначительной информацией о химических свойствах оксида графена. Химик-органик Кристофер Билавски (Christopher W. Bielawski) из Университета Техаса предположил, что благодаря своему строению и доступности кислорода оксид графена должен являться сильным окислителем, который может быть интересен научному сообществу химиков-синтетиков.

Ученые из Физического института им. П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) в сотрудничестве с японскими и китайскими коллегами создали сверхчувствительный преобразователь механических колебаний в электрические. В качестве детектора малых амплитуд наномеханического резонатора ученые использовали одноэлектронный транзистор. Созданное на его основе и уже работающее устройство — квантовая система, имеющая механическую степень свободы — представляет собой принципиально новый класс приборов.

Сконструировано работающее устройство, преобразующее механические колебания наноразмерной системы в электрические. Над созданием прибора вместе с российскими специалистами работали сотрудники лаборатории наноэлектроники корпорации NEC (Япония), Института передовых технологий РИКЕН (Япония), Института микроэлектроники Университета Цинхуа (Китай).

Преобразователем колебаний в электрический сигнал послужил одноэлектронный транзистор. Этот прибор способен чувствовать самые малые изменения электрического заряда на нем — вплоть до элементарного заряда электрона. Одноэлектронный транзистор состоит из островка, на который попадает электрон, и соединенных с островком туннельными переходами двух контактов. Один из них — исток, с которого на островок может переходить единичный электрон, другой — сток, через него электрон уходит. Устройство снабжено так называемым боковым затвором — источником напряжения, запирающим или открывающим электрону переходы исток-остров-сток. Вся конструкция выполнена на подложке из полупроводника, чаще всего кремния. При низких температурах его можно считать изолятором. Для регистрации отдельного электрона необходимо сделать островок достаточно маленьким (с малой емкостью), чтобы энергия, необходимая для перехода электрона на островок, была больше температуры системы.

Специалисты из Великобритании, Германии и Нидерландов научились регулировать величину силы Казимира, действующей между двумя расположенными на небольшом расстоянии друг от друга незаряженными поверхностями.

Эффект Казимира был предсказан более 60 лет назад и заключается во взаимном притяжении проводящих незаряженных объектов, помещённых в вакуум. Принято объяснять этот эффект «нулевыми колебаниями» электромагнитного поля в вакууме, но по своей сути он, как показал советский физик Евгений Михайлович Лифшиц, является одним из проявлений сил Ван-дер-Ваальса. В 2008 году исследователи экспериментально доказали существование обратного эффекта: если зазор между объектами заполнить специально подобранным веществом, притяжение сменяется отталкиванием.

Авторов заинтересовала возможность практического применения эффекта Казимира в наноразмерных системах. В своих экспериментах они использовали сплав серебра, индия, сурьмы и теллура AgInSbTe (AIST), который применяется при создании перезаписываемых дисков. AIST отличается тем, что под воздействием лазера, при записи или удалении информации, легко переходит из кристаллической фазы в аморфную.

Российские физики из ФИАНа нашли способ продления срока жизни органических светодиодов. С этой целью ученые предлагают примешивать к органической основе OLED-a долгоживущие нанокристаллы на основе халькогенидов кадмия. Эти неорганические люминесцентные точки не только избавят от работы быстро устающие органические хромофоры, но и значительно упростят технологию производства светодиода с нужным спектром излучения.

Органические светодиоды имеют несколько преимуществ по сравнению с иными светоизлучающими конструкциями. Во-первых, органическая химия весьма разнообразна, и подбор нужной длины волны излучения обусловливается лишь выбором вещества, во-вторых, для синтеза новых органических веществ не нужны сложные ростовые установки, как для лучевой эпитаксии или прецизионного осаждения. Однако не все так безоблачно. Создание долговечных органических светодиодов из-за малого срока жизни непосредственно излучающих точек – хромофоров – на сегодняшний день является проблемой. Физики из ФИАНа с помощью химиков из МГУ нашли способ устранения этого существенного недостатка.

Исследователи из Японии и Кореи смогли получить пленки графена, длина и ширина которых составляет десятки сантиметров, и внедрили их в прозрачные электроды сенсорных дисплеев.

Исследователи нанесли слой графена на медную фольгу, после чего перенесли графен на полимерную подложку и, наконец – на субстрат. (Рисунок из Nature Nanotechnology, 2010, DOI: 10.1038/NNANO.2010.132)

Результаты новой работы представляют очередную веху в технологическом применении графена, выделенного и полученного не более десятилетия назад. Эксперты предсказывают, что графен можно будет обнаружить в серийных электронных товарах массового спроса уже через пару лет.

В качестве эксперимента НОЦ по нанотехнологиям МГУ выложил обработанный и подготовленный для интерактивного просмотра курс лекций «Фундаментальные основы нанотехнологий», прочитанный в НОЦ в 2009 году. В дальнейшем НОЦ планирует выкладывать подобным образом и другие свои курсы.

В случае обнаружения каких-либо проблем с данными лекциями или программной реализацией просьба обращаться к Александру Меледину ( Этот e-mail защищен от спам-ботов. Для его просмотра в вашем браузере должна быть включена поддержка Java-script ). Комментарии и замечания общего характера можно отправлять Александру Чертовичу ( Этот e-mail защищен от спам-ботов. Для его просмотра в вашем браузере должна быть включена поддержка Java-script ).