Российские ученые из Красноярского научного центра Сибирского отделения Российской академии наук и Сибирского федерального университета разработали нанокомпозитный многофункциональный материал на основе природного минерала точилинита с регулируемыми свойствами.
Благодаря контролю свойств новых материалов и открытой возможности их слоистой структуры, 2D-композиты могут быть использованы в нанофотонике и оптоэлектронике, фото- и электрокатализе, в качестве нанокатализаторов, адсорбентов и электродов.
Как описывают разработчики, новый материал состоит из чередующихся слоев сульфида железа и гидроксида магния, соединенных электрическим зарядом, и образует чешуйчатые наночастицы.
Чтобы получить точилинит в наноразмерном масштабе, ученые из Красноярска использовали протокол, разработанный для другого минерала - валлериита.
Они модифицировали метод, изменив концентрацию прекурсоров и примесей, чтобы избежать побочных продуктов реакции и контролировать состав материала.
Ученые разработали простой и понятный метод, основанный на гидротермальном синтезе, который позволяет получать композитные материалы при средних температурах и атмосферном давлении.
В процессе синтеза структура точилинита "самособирается" благодаря противоположным зарядам на слоях сульфида железа и гидроксида магния.
Таким образом, ученые получили почти чистый двумерный синтетический точилинит.
Ученые обнаружили, что электронные, оптические и магнитные свойства разработанных композиционных материалов определяются сульфидным слоем, и ими можно управлять, контролируя состав гидроксидной части.
С этой целью исследователи добавили в материал литий и алюминий, которые частично заменили магний в слое гидроксида.
"Мы занимаемся производством синтетических двумерных сульфидно-гидроксидных материалов, аналогов природных минералов.
До этого мы успешно синтезировали почти чистую фазу синтетического двумерного материала на основе природного минерала валлериита.
Теперь нам удалось получить чистые сульфидно-гидроксидные аналоги природного слоистого минерала точилинита.
Они дешевы, безвредны для окружающей среды и просты в изготовлении.
В отличие от ранее синтезированных материалов, эти материалы не содержат меди в сульфидном слое.
Это делает их менее устойчивыми к окислению, но более интересными с точки зрения эксплуатационных характеристик.
Мы также научились целенаправленно влиять на распределение железа в сульфидном и гидроксидном слоях.
Такая возможность кастомизации открывает дополнительные перспективы для использования точилинита в электронике и спинтронике" - сказал научный сотрудник Института химии и химической технологии ФИЦ КНЦ СО РАН кандидат химических наук Роман Борисов.
Уникальность минералов природного происхождения валлериита и точилинита заключается в том, что они состоят из чередующихся слоев сульфидов и гидроксидов, а толщина каждого слоя составляет всего несколько атомов.
Следует добавить, что двумерные материалы (такие как графен) представляют большой интерес для исследователей и технологических разработок.
Они имеют толщину всего в один атом и обладают уникальными характеристиками, которые могут быть полезны при создании различных новых устройств и технологий с улучшенными характеристиками.
Сейчас читают на нашем канале:
Мы будем рады видеть Вас в числе наших подписчиков!
Ваша подписка, лайки и комментарии, помогают развитию канала!