Кружится, вертится…
Мы всегда хотим быть лучше других. Поэтому нас привлекают рекорды. Вот есть у нас Царь-пушка – жаль не стреляла, Царь-колокол – жаль не звонил, а теперь у нас создают снайперскую винтовку, способную стрелять на рекордные 7 километров! То есть она будет способна поражать цели за линией горизонта, до которого с высоты обычного человека менее пяти километров.
А у любителей нано свои рекорды. И тут чем меньше – тем лучше. Поэтому сегодня изучаем самый маленький в мире молекулярный двигатель, состоящий всего из 16 атомов!
Новый молекулярный мотор, созданный швейцарскими нанистами, имеет размеры менее одного нанометра – другими словами, он примерно в 100 000 раз меньше диаметра человеческого волоса.
Подобно крупногабаритному двигателю, 16-атомный двигатель состоит из статора и ротора, то есть неподвижной и подвижной части. Ротор – это четырёхатомная молекула ацетилена (она крутится на гифке), которая вращается на статоре – кластере из трёх атомах палладия (голубые атомы). Всё это водружено на сине-красную решётку из девяти атомов палладия (синие) и галлия (красные).
Этот крошечный мотор может питаться как от тепла, так и от электричества. Тепловая энергия вызывает вращательное движение, которое изменяется в случайных направлениях – при комнатной температуре ротор вращается взад и вперед совершенно случайно со скоростью несколько миллионов оборотов в секунду. А вот энергия электричества, генерируемая сканирующим электронным микроскопом, с острия которого небольшой ток течет в двигатель, может вызывать направленное вращение. Энергии одного электрона достаточно, чтобы ротор повернулся на одну шестую оборота. Поэтому, чем больше количество подаваемой энергии, тем выше частота вращения.
Согласно законам классической физики, существует минимальное количество энергии, необходимое для приведения ротора в движение; если подаваемой электрической или тепловой энергии недостаточно, то ротор должен остановиться. Удивительно, но исследователи смогли наблюдать постоянную частоту вращения в одном направлении даже ниже таких пределов, как температура 17 К (-256°С) или приложенное напряжение менее 30 милливольт.
Так что помни, молекулярные двигатели позволят нам изучить рассеяние энергии в процессах квантового туннелирования. Но скоро, в прекрасном нанобудущем, молекулярные нанодвигатели заставят молекулярные наномашины двигаться по наноулицам прекрасных наногородов. Жаль только — жить в эту пору прекрасную… Хотя, кто знает?
Инфа отсюда.
#нано
Мы всегда хотим быть лучше других. Поэтому нас привлекают рекорды. Вот есть у нас Царь-пушка – жаль не стреляла, Царь-колокол – жаль не звонил, а теперь у нас создают снайперскую винтовку, способную стрелять на рекордные 7 километров! То есть она будет способна поражать цели за линией горизонта, до которого с высоты обычного человека менее пяти километров.
А у любителей нано свои рекорды. И тут чем меньше – тем лучше. Поэтому сегодня изучаем самый маленький в мире молекулярный двигатель, состоящий всего из 16 атомов!
Новый молекулярный мотор, созданный швейцарскими нанистами, имеет размеры менее одного нанометра – другими словами, он примерно в 100 000 раз меньше диаметра человеческого волоса.
Подобно крупногабаритному двигателю, 16-атомный двигатель состоит из статора и ротора, то есть неподвижной и подвижной части. Ротор – это четырёхатомная молекула ацетилена (она крутится на гифке), которая вращается на статоре – кластере из трёх атомах палладия (голубые атомы). Всё это водружено на сине-красную решётку из девяти атомов палладия (синие) и галлия (красные).
Этот крошечный мотор может питаться как от тепла, так и от электричества. Тепловая энергия вызывает вращательное движение, которое изменяется в случайных направлениях – при комнатной температуре ротор вращается взад и вперед совершенно случайно со скоростью несколько миллионов оборотов в секунду. А вот энергия электричества, генерируемая сканирующим электронным микроскопом, с острия которого небольшой ток течет в двигатель, может вызывать направленное вращение. Энергии одного электрона достаточно, чтобы ротор повернулся на одну шестую оборота. Поэтому, чем больше количество подаваемой энергии, тем выше частота вращения.
Согласно законам классической физики, существует минимальное количество энергии, необходимое для приведения ротора в движение; если подаваемой электрической или тепловой энергии недостаточно, то ротор должен остановиться. Удивительно, но исследователи смогли наблюдать постоянную частоту вращения в одном направлении даже ниже таких пределов, как температура 17 К (-256°С) или приложенное напряжение менее 30 милливольт.
Так что помни, молекулярные двигатели позволят нам изучить рассеяние энергии в процессах квантового туннелирования. Но скоро, в прекрасном нанобудущем, молекулярные нанодвигатели заставят молекулярные наномашины двигаться по наноулицам прекрасных наногородов. Жаль только — жить в эту пору прекрасную… Хотя, кто знает?
Инфа отсюда.
#нано
Графеновые провода
Но как же быть с проводами, используемыми для соединения транзисторов в компьютерном чипе? У них же должна быть проводимость, как у металла, чтобы подводить электричество и соединять полупроводниковые элементы внутри транзисторов – строительных блоков компьютеров.
Проблема в том, что преобразование двумерного листа графена в полосы нанометрового размера спонтанно превращает их в полупроводники или даже изоляторы. А углеродные нанотрубки, которые являются отличными проводниками, не могут быть получены с высокой точностью и воспроизводимостью в больших количествах.
«Наноленты!» – радостно голосят химики из Беркли. Именно наноленты из графена, которые имеют проводимость, сопоставимую с самим графеном, могут стать новыми нанопроводами.
Специальная топология синтезируемых химически нанолент позволяет этим узким полоскам графена не становится изолятором, а сохранять отличную проводимость. На картинке не чей-то старый зубной протез, а туннельная микроскопия новых проводящих графеновых нанолент. Для получения таких нанопроводов химики сшивали короткие сегменты нанолент, чтобы создать проводящий провод длиной в десятки нанометров и шириной всего лишь в один нанометр.
Так что помни, графен – всё ещё главная надежда на прекрасное углеродное нанобудущее, где и чипы, и транзисторы, да и провода будут из одного углерода.
Инфа отсюда.
#нано
Учёные из Калифорнийского университета в Беркли создали нанопровода из графена.
Транзисторы, основанные на углероде, а не на кремнии, могут потенциально повысить скорость компьютеров и сократить их энергопотребление более чем в тысячу раз. И в этом нам могут помочь такие углеродные наноматериалы, как графен и углеродные нанотрубки. Но как же быть с проводами, используемыми для соединения транзисторов в компьютерном чипе? У них же должна быть проводимость, как у металла, чтобы подводить электричество и соединять полупроводниковые элементы внутри транзисторов – строительных блоков компьютеров.
Проблема в том, что преобразование двумерного листа графена в полосы нанометрового размера спонтанно превращает их в полупроводники или даже изоляторы. А углеродные нанотрубки, которые являются отличными проводниками, не могут быть получены с высокой точностью и воспроизводимостью в больших количествах.
«Наноленты!» – радостно голосят химики из Беркли. Именно наноленты из графена, которые имеют проводимость, сопоставимую с самим графеном, могут стать новыми нанопроводами.
Специальная топология синтезируемых химически нанолент позволяет этим узким полоскам графена не становится изолятором, а сохранять отличную проводимость. На картинке не чей-то старый зубной протез, а туннельная микроскопия новых проводящих графеновых нанолент. Для получения таких нанопроводов химики сшивали короткие сегменты нанолент, чтобы создать проводящий провод длиной в десятки нанометров и шириной всего лишь в один нанометр.
Так что помни, графен – всё ещё главная надежда на прекрасное углеродное нанобудущее, где и чипы, и транзисторы, да и провода будут из одного углерода.
Инфа отсюда.
#нано
Вода из нанотрубок
И химики из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса решили, что старые мембраны их не устраивают, и создали пористый материал, содержащий углеродные нанотрубки. Углеродные нанотрубки за счёт низкого трения воды о их гладкие внутренние поверхности оказались очень многообещающей структурой для фильтрации воды и удаления солей.
Затем исследователи измерили транспорт воды и хлорид-ионов через нанопористый материал с нанотрубками с диаметром канала 0,8 нм. Схема на картинке: по синей нанотрубке в разрезе весело перемещаются молекулы воды из одного резервуара в другой.
Эксперименты продемонстрировали механизм усиления потока воды и сильного отталкивания ионов хлора через внутренние каналы углеродных нанотрубок. То есть вода проходит хорошо, а соль и примеси – нет.
Таким образом, эффективность пористого материала с углеродными нанотрубками оказалась вполне сравнима с коммерческими мембранами для опреснения воды.
Так что помни, углеродные нанотрубки – это не только аллотропная наномодификация углерода, но и новый фильтр-опреснитель для детей Африки.
Инфа отсюда.
#нано
Пористый материал, содержащий углеродные нанотрубки, оказался не менее эффективным в удалении соли из воды, чем коммерческие мембраны для опреснения воды.
Мембранные технологии – крайне важны для человеческого существования. И нет лучшего примера, чем очистка воды. При отсутствии пресной воды, именно мембранные фильтры помогут пополнить запасы пресной воды из морской или солёной воды.И химики из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса решили, что старые мембраны их не устраивают, и создали пористый материал, содержащий углеродные нанотрубки. Углеродные нанотрубки за счёт низкого трения воды о их гладкие внутренние поверхности оказались очень многообещающей структурой для фильтрации воды и удаления солей.
Затем исследователи измерили транспорт воды и хлорид-ионов через нанопористый материал с нанотрубками с диаметром канала 0,8 нм. Схема на картинке: по синей нанотрубке в разрезе весело перемещаются молекулы воды из одного резервуара в другой.
Эксперименты продемонстрировали механизм усиления потока воды и сильного отталкивания ионов хлора через внутренние каналы углеродных нанотрубок. То есть вода проходит хорошо, а соль и примеси – нет.
Таким образом, эффективность пористого материала с углеродными нанотрубками оказалась вполне сравнима с коммерческими мембранами для опреснения воды.
Так что помни, углеродные нанотрубки – это не только аллотропная наномодификация углерода, но и новый фильтр-опреснитель для детей Африки.
Инфа отсюда.
#нано
Графеновая халява
Идея сбора энергии из графена является спорной, поскольку она опровергает известное утверждение великого Ричарда Фейнмана о том, что тепловое движение атомов, известное как броуновское движение, не может выполнять работу. Но физики из США плевала на старые авторитеты. Они утверждают, что смогли обнаружить, как при комнатной температуре тепловое движение графена вызывает в цепи переменный ток, что ранее казалось невозможным.
Физики воспользовались идей 1950-х годов Леона Бриллюэна о том, что добавление к схеме одного диода и одностороннего электрического затвора, является решением для сбора энергии броуновского движения. Основываясь на этом, американцы создали схему с двумя диодами для преобразования переменного тока в постоянный. Когда диоды расположены напротив друг друга, позволяя току течь в обе стороны, они обеспечивают отдельные пути через схему, создавая импульсный постоянный ток, который выполняет работу на нагрузочном резисторе.
Важно, что графен, колеблющийся под действием броуновского движения, и схема имеют одинаковую температуру, и тепло между ними не течет. Потому что при разнице в температурах между графеном и схемой в цепи, вся конструкция, производящая энергию, противоречила бы второму закону термодинамики. А тут, по утверждению авторов, второй закон термодинамики не нарушается, и это не демон Максвелла, который разделяет горячие и холодные электроны.
Так что помни, стохастическая термодинамика и расширенная теорию Найквиста могут помочь получить немного энергии на основе графена для небольших устройств или датчиков ну просто из ничего. Конечно, если надеяться на то, что такая батарейка действительно преобразует тепловые колебания графена, а не ловит паразитные токи, то она вряд ли поместится в чемодан, а весить будет, как вагон чугуния. Но, возможно, в прекрасном нанобудущем и проблему масштабирования решат тоже.
Инфа отсюда.
Насладиться полной статьёй можно тут.
#нано #физика
Физики из Университета Арканзаса разработала схему, способную улавливать тепловое движение графена и преобразовывать его в электрический ток.Графен, конечно, удивительный углеродный материал толщиной всего в один атом. И вот учёные из Университета Арканзаса предположили, что отдельный графеновый лист может колебаться и изгибается таким образом, что при этом будет вырабатываться энергия.
Идея сбора энергии из графена является спорной, поскольку она опровергает известное утверждение великого Ричарда Фейнмана о том, что тепловое движение атомов, известное как броуновское движение, не может выполнять работу. Но физики из США плевала на старые авторитеты. Они утверждают, что смогли обнаружить, как при комнатной температуре тепловое движение графена вызывает в цепи переменный ток, что ранее казалось невозможным.
Физики воспользовались идей 1950-х годов Леона Бриллюэна о том, что добавление к схеме одного диода и одностороннего электрического затвора, является решением для сбора энергии броуновского движения. Основываясь на этом, американцы создали схему с двумя диодами для преобразования переменного тока в постоянный. Когда диоды расположены напротив друг друга, позволяя току течь в обе стороны, они обеспечивают отдельные пути через схему, создавая импульсный постоянный ток, который выполняет работу на нагрузочном резисторе.
Важно, что графен, колеблющийся под действием броуновского движения, и схема имеют одинаковую температуру, и тепло между ними не течет. Потому что при разнице в температурах между графеном и схемой в цепи, вся конструкция, производящая энергию, противоречила бы второму закону термодинамики. А тут, по утверждению авторов, второй закон термодинамики не нарушается, и это не демон Максвелла, который разделяет горячие и холодные электроны.
Так что помни, стохастическая термодинамика и расширенная теорию Найквиста могут помочь получить немного энергии на основе графена для небольших устройств или датчиков ну просто из ничего. Конечно, если надеяться на то, что такая батарейка действительно преобразует тепловые колебания графена, а не ловит паразитные токи, то она вряд ли поместится в чемодан, а весить будет, как вагон чугуния. Но, возможно, в прекрасном нанобудущем и проблему масштабирования решат тоже.
Инфа отсюда.
Насладиться полной статьёй можно тут.
#нано #физика
Наковырять графен
Изучив различные способы синтеза нанографена, японские графеноманы придумали метод, который позволяет эффективно удалять водород из углеводородов. Для этого им понадобилась оооочень тонкая игла, с помощью которой они смогли отковыривать водород от молекул. И для этих ковыряльных целей отлично подошла иголка или зонд от атомно-силового микроскопа. Этот наноразмерный зонд может не только изучать отдельные атомы, но и манипулировать ими.
С помощью зонда атомно-силового микроскопа исследователи смогли разорвать связи между водородом и углеродом для получения нанографена. На картинке слева молекула с водородом в центре (верхняя часть картинки атомно-силовая микроскопия молекулы, а снизу структурная формула), а справа она же, но уже без водорода, который отковыряли зондом микроскопа.
Так что помни, получение нанографена нынче, как удаление заноз иголкой из пятой точки: не стоит спешить, нужно точно прицелиться и много за день не наковыряешь.
Инфа отсюда.
#нано
Извлекая водород из молекул углеводородов, можно получать отличный нанографен.Наш старый приятель Графен, который представляет собой листы углеродных молекул толщиной в один атом, уже давно должен был произвести революцию в технологиях будущего. Но всё никак. А проблема в сложности его получения. А если нам нужны структурные единицы графена, называемые нанографеном, то их процесс изготовления ещё более сложен, чем получение обычного графена. Нанографен получают путем избирательного удаления атомов водорода из органических молекул, состоящих из углерода и водорода – этот процесс называется дегидрированием.
Изучив различные способы синтеза нанографена, японские графеноманы придумали метод, который позволяет эффективно удалять водород из углеводородов. Для этого им понадобилась оооочень тонкая игла, с помощью которой они смогли отковыривать водород от молекул. И для этих ковыряльных целей отлично подошла иголка или зонд от атомно-силового микроскопа. Этот наноразмерный зонд может не только изучать отдельные атомы, но и манипулировать ими.
С помощью зонда атомно-силового микроскопа исследователи смогли разорвать связи между водородом и углеродом для получения нанографена. На картинке слева молекула с водородом в центре (верхняя часть картинки атомно-силовая микроскопия молекулы, а снизу структурная формула), а справа она же, но уже без водорода, который отковыряли зондом микроскопа.
Так что помни, получение нанографена нынче, как удаление заноз иголкой из пятой точки: не стоит спешить, нужно точно прицелиться и много за день не наковыряешь.
Инфа отсюда.
#нано
Каждый сам за себя
Важным этапом в получении водорода является использование катализаторов. Для химических реакций, в результате которых из жидких носителей образуется водород, наиболее эффективны катализаторы из драгоценных металлов. Однако у этих катализаторов высокая стоимость, малая распространённость и они подвержены загрязнению. А катализаторы из более дешёвых и распространённых металлов обычно менее эффективны и менее стабильны, что ограничивает их активность и практическое применение в производстве водорода.
Но американские исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли сообщают о разработке и синтезе ультрамалых нанокластеров никеля (∼1,5 нм), нанесенных на изобилующие дефектами нанолисты нитрида бора BN, которые обладают превосходной активностью и селективностью дегидрирования метанола. Использование наночастиц, как катализаторов, очень эффективно, так как именно малые размеры позволяют максимально раскрыть каталитические возможности наноматериалов. Но наночастицы имеют склонность к агрегации и слипанию, что сильно снижает их эффективность.
Для борьбы со слипанием американские учёные осаждали нанокластеры никеля на двумерную подложку из бора и азота, в которой были сделаны специальные ямки для наночастиц никеля. Это позволило кластерам никеля не только равномерно распределиться по подложке, но и предотвратить их комкование. В итоге термические и химические свойства такого катализатора значительно улучшаются, а главное, что катализатор может эффективно ускорять реакцию, в результате которой получается водород из жидкого метанола, как показано на схеме на картинке.
Так что помни, если не дать частицам никеля слипаться, то они не только будут красивые и по отдельности, но и смогут заменить дорогие катализаторы из благородных металлов при получении водорода.
Инфа отсюда.
#нано #химия
Синтезирован новый наноматериал, который эффективно помогает получать водород из спиртов.
Водород – это не только первый и самый лёгкий элемент таблицы Дмитрия нашего Менделеева, но и источник чистой энергии, который позволяет избежать токсичных выбросов. Однако современные технологии получения, хранения и транспортировки водорода пока не сделали его единоличным энергетическим лидером. Вот исследователи и ищут альтернативные методы, которые были бы надёжными, недорогими и простыми. Важным этапом в получении водорода является использование катализаторов. Для химических реакций, в результате которых из жидких носителей образуется водород, наиболее эффективны катализаторы из драгоценных металлов. Однако у этих катализаторов высокая стоимость, малая распространённость и они подвержены загрязнению. А катализаторы из более дешёвых и распространённых металлов обычно менее эффективны и менее стабильны, что ограничивает их активность и практическое применение в производстве водорода.
Но американские исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли сообщают о разработке и синтезе ультрамалых нанокластеров никеля (∼1,5 нм), нанесенных на изобилующие дефектами нанолисты нитрида бора BN, которые обладают превосходной активностью и селективностью дегидрирования метанола. Использование наночастиц, как катализаторов, очень эффективно, так как именно малые размеры позволяют максимально раскрыть каталитические возможности наноматериалов. Но наночастицы имеют склонность к агрегации и слипанию, что сильно снижает их эффективность.
Для борьбы со слипанием американские учёные осаждали нанокластеры никеля на двумерную подложку из бора и азота, в которой были сделаны специальные ямки для наночастиц никеля. Это позволило кластерам никеля не только равномерно распределиться по подложке, но и предотвратить их комкование. В итоге термические и химические свойства такого катализатора значительно улучшаются, а главное, что катализатор может эффективно ускорять реакцию, в результате которой получается водород из жидкого метанола, как показано на схеме на картинке.
Так что помни, если не дать частицам никеля слипаться, то они не только будут красивые и по отдельности, но и смогут заменить дорогие катализаторы из благородных металлов при получении водорода.
Инфа отсюда.
#нано #химия