html текст
All interests
  • All interests
  • Design
  • Food
  • Gadgets
  • Humor
  • News
  • Photo
  • Travel
  • Video
Click to see the next recommended page
Like it
Don't like
Add to Favorites

Химики впервые получили двумерный оксид железа


A. P. Balan et al./ Nature Nanotechnology, 2018

Ученые впервые синтезировали гематен — двумерный кристалл на основе наиболее распространенной модификации оксида железа, гематита. В отличие от объемного гематита, гематен обладает ферромагнитным порядком, а также может использоваться для повышения эффективности фотокатализа, пишут ученые в Nature Nanotechnology.

Всего лишь около 15 лет назад был получен первый двумерный материал — графен. Оказалось, что за счет необычной структуры физические свойства двумерных кристаллов могут довольно сильно отличаются от свойств трехмерных соединений того же состава: например, из-за ограничения подвижности носителей зарядов по двум направлениям могут довольно сильно и необычным образом меняться и электронные, и оптические свойства этих материалов. Поэтому с тех пор количество новых типов двумерных кристаллов постоянно растет: аналогичные графену по структуре соединения получали как из простых веществ (например, германия, кремния, фосфора и олова и некоторых металлов), так и из бинарных соединений, например, из нитрида бора или многих халькогенидов переходных металлов. Совсем недавно группа химиков под руководством Пуликела Аджаяна (Pulickel M. Ajayan) из Университета Райса впервые получила двумерный кристалл галлия — галленен.

В своей новой работе эта же группа ученых с присоединившимися к ним коллегами из Бразилии и Германии впервые синтезировала двумерный оксид железа и исследовала его свойства. Двумерный кристалл ученые получили с помощью эксфолиации гематита, самой распространенной модификации оксида железа(III), Fe2O3. Эксфолиация — один из наиболее популярных на сегодняшний день методов получения двумерных кристаллов, простейшая модификация которого — с использованием клейкой ленты — применялась и для первого получения графена. В данном случае эксфолиация проводилась в жидкой фазе из суспензии гематита в диметилформамиде. С помощью ультразвуковой обработки от двух кристаллических поверхностей гематита «отшелушивались» двумерные кристаллы различных типов.

Метод получения двух модификаций гематена с помощью жидкостной эксфолиации с двух различных кристаллических плоскостей гематита

A. P. Balan et al./ Nature Nanotechnology, 2018

Каждый из образовавшихся типов гематена соответствовал одному из кристаллографических направлений в гематите. Образование двумерной структуры ученые подтвердили с помощью просвечивающей электронной микроскопии, показав, что жидкостная эксфолиация действительно позволяет получить пленки толщиной 0,398 или 0,320 ангстрема в зависимости от типа структуры. Эти пленки предпочтительно собираются в однослойные или двухслойные образования и состоят только из атомов железа и кислорода, не включая в себя никаких примесей. При этом, в отличие от графена и других двумерных кристаллов, гематен не стремится к образованию многослойных структур, связанных силами Ван-дер-Ваальса.

Спектроскопические свойства вместе с численным моделированием методом теории функционала плотности подтвердили элементный состав образовавшихся кристаллов, степень окисления железа и их электронную структуру. Интересно, что гематен, в отличие от гематита, обладает выраженными ферромагнитными свойствами. Если для гематита характерен выраженный антиферромагнитный обмен, то в гематене за счет антисимметричного взаимодействия появляется ферромагнетизм.

Микрофотографии полученных двумерных кристаллов, на которых видны области однослойного и двухслойного материалов (сверху) и его кристаллической структуры (снизу). Масштабные линейки соответствуют 500 нанометрам (сверху слева), 50 нанометрам (сверху справа) и 2 нанометрам (снизу)

A. P. Balan et al./ Nature Nanotechnology, 2018

Оказалось, что гематен можно также использовать для повышения фотокаталитической активности нанотрубок оксида титана TiO2. Ширина запрещенной зоны у гематена немного меньше, чем у оксида титана, кроме того он может легко закрепляться на нанотрубках, что позволяет заметно повысить фоточувствительность материала. Эффективность такого подхода ученые проверили на реакции разложения воды на водород и кислород под действием видимого света.  

Авторы работы отмечают, что простота получения гематена делают его довольно перспективным материалом для использования в качестве двумерного магнита, например в спинтронике, или для разработки новых эффективных фотокатализаторов.

Несмотря на то, что наиболее популярным способом получения двумерных кристаллов все еще остается эксфолиация, сейчас активно развиваются и другие методы. Например, для получения слоистых гетероструктур, состоящих из двумерных кристаллов разного состава, японские ученые создали специальный прибор, который собирает такие материалы автоматически.

Александр Дубов

Читать дальше
Twitter
Одноклассники
Мой Мир

материал с nplus1.ru

1

      Add

      You can create thematic collections and keep, for instance, all recipes in one place so you will never lose them.

      No images found
      Previous Next 0 / 0
      500
      • Advertisement
      • Animals
      • Architecture
      • Art
      • Auto
      • Aviation
      • Books
      • Cartoons
      • Celebrities
      • Children
      • Culture
      • Design
      • Economics
      • Education
      • Entertainment
      • Fashion
      • Fitness
      • Food
      • Gadgets
      • Games
      • Health
      • History
      • Hobby
      • Humor
      • Interior
      • Moto
      • Movies
      • Music
      • Nature
      • News
      • Photo
      • Pictures
      • Politics
      • Psychology
      • Science
      • Society
      • Sport
      • Technology
      • Travel
      • Video
      • Weapons
      • Web
      • Work
        Submit
        Valid formats are JPG, PNG, GIF.
        Not more than 5 Мb, please.
        30
        surfingbird.ru/site/
        RSS format guidelines
        500
        • Advertisement
        • Animals
        • Architecture
        • Art
        • Auto
        • Aviation
        • Books
        • Cartoons
        • Celebrities
        • Children
        • Culture
        • Design
        • Economics
        • Education
        • Entertainment
        • Fashion
        • Fitness
        • Food
        • Gadgets
        • Games
        • Health
        • History
        • Hobby
        • Humor
        • Interior
        • Moto
        • Movies
        • Music
        • Nature
        • News
        • Photo
        • Pictures
        • Politics
        • Psychology
        • Science
        • Society
        • Sport
        • Technology
        • Travel
        • Video
        • Weapons
        • Web
        • Work

          Submit

          Thank you! Wait for moderation.

          Тебе это не нравится?

          You can block the domain, tag, user or channel, and we'll stop recommend it to you. You can always unblock them in your settings.

          • nplus1.ru
          • ученые
          • университет
          • домен nplus1.ru

          Get a link

          Спасибо, твоя жалоба принята.

          Log on to Surfingbird

          Recover
          Sign up

          or

          Welcome to Surfingbird.com!

          You'll find thousands of interesting pages, photos, and videos inside.
          Join!

          • Personal
            recommendations

          • Stash
            interesting and useful stuff

          • Anywhere,
            anytime

          Do we already know you? Login or restore the password.

          Close

          Add to collection

             

            Facebook

            Ваш профиль на рассмотрении, обновите страницу через несколько секунд

            Facebook

            К сожалению, вы не попадаете под условия акции