Российские ученые создали чип для управления ростом наночастиц
Отечественный чип, с помощью которого можно в реальном времени следить за образованием наночастиц палладия и других платиновых металлов, представили ученые ЮФУ. По их словам, разработка позволит управлять процессом формирования частиц и создавать востребованные в промышленности материалы с заданными характеристиками. Результаты представлены в The Journal of Physical Chemistry C.
Наночастицы металлов платиновой группы используются в катализаторах в водородной энергетике, нефтепереработке и в химической промышленности при производстве ценных соединений. Основная трудность при создании таких частиц заключается в том, что используемые технологии не позволяют задавать им необходимые физические параметры. А в зависимости от размера частиц у материалов на их основе могут быть различные свойства (оптические, электрические, механические), рассказали в Южном федеральном университете (ЮФУ).
Решением этой проблемы может стать созданный в университете микрочип для синтеза наночастиц палладия. Разработка позволяет задавать им нужные характеристики непосредственно в процессе синтеза, отметил инженер-исследователь исследовательской лаборатории «Микрофлюидные технологии для ускоренного синтеза материалов» Сергей Чапек.
«
"С помощью 3D печати мы разработали конструкцию чипа, в котором проводится реакция получения наночастиц палладия и одновременно измеряются спектры рентгеновского поглощения с помощью синхротронного излучения. Это позволяет в режиме реального времени следить за ходом реакции и на лету изменять особенности синтеза", – добавил Чапек.
Он обратил внимание, что используемое специалистами излучение синхротрона значительно мощнее, чем рентгеновские трубки в лабораторных приборах. Благодаря этому открывается возможность изучения соединений металлов, которые при других условиях изучать в реальном времени нельзя.
Также специалист подчеркнул, что предложенная система на основе чипа может создавать наночастицы из других металлов платиновой группы – родия и рутения, которые нужны, например, для получения спиртов.
«Анализ процессов внутри микрочипа в режиме реального времени позволяет быстро и экономично оптимизировать параметры процесса. Например, можно достичь желаемого размера, формы и состава наночастиц в коллоидных системах с помощью варьирования их параметров при синтезе», – пояснил заместитель директора Международного исследовательского института интеллектуальных материалов Гуда Александр Александрович.
Исследователь добавил, что научный коллектив разрабатывает управляемую искусственным интеллектом станцию для ускоренной разработки новых перспективных материалов и их диагностики. В частности, речь идет о дальнейших экспериментах со свойствами металлов платиновой группы.
ЮФУ является участником программы государственной поддержки университетов РФ «Приоритет-2030» и национального проекта «Наука и университеты».
Данная разработка отвечает целям проекта ЮФУ «Технологии полного цикла для экспресс-разработки функциональных материалов низкоуглеродной экономики под управлением искусственного интеллекта» программы развития «Приоритет-2030» (нацпроект «Наука и университеты»).