Химики из России создали нанотрубки, сжимающиеся при нагревании

Ученые из Санкт-Петербурга создали первые в мире микротрубки из необычного материала, сжимающегося при нагревании. "Рецепт" по их выращиванию был представлен в журнале Inorganic Chemistry.

"Пока мы только научились синтезировать микротрубки, но не изучили их термическое поведение. На основе фторида скандия можно создавать материалы с программируемым термическим поведением, но для этого нужно изучить возможности получения композитных материалов с помощью нашего метода", - рассказывает Лариса Гулина из Санкт-Петербургского государственного университета, чьи слова приводит пресс-служба Российского научного фонда.

Почти все существующие твердые материалы расширяются при нагреве и сжимаются при понижении температуры или повышении давления. Причина этого проста - повышение температур или снижение давления заставляет атомы сильнее колебаться внутри кристаллической решетки, что ведет к ее расширению и увеличению объема материала.

За последние сто лет химики открыли несколько веществ, которые ведут себя наоборот - они расширяются при охлаждении и повышении давления, и сжимаются при нагреве и падении давления из-за особенностей в кристаллической структуре. Яркий пример этого - вода, охлажденная до точки замерзания, лед при сверхнизких температурах, а также ряд соединений вольфрама, скандия и некоторых других металлов.

Ученые, как отмечают Гулина и ее коллеги, достаточно давно пытаются создать различные микроприборы и наночастицы из подобных "аномальных" соединений, так как их можно использовать для повышения точности различных датчиков, создания идеальных пломб для зубов и множества других материалов с четко выверенными термическими свойствами.

Российские исследователи сделали первый шаг к решению этой проблемы, экспериментируя с фторидом скандия - одним из самых перспективных и интересных материалов, ведущих себя подобным образом в очень широком диапазоне температур.

Как обнаружили ученые, микротрубки из этого вещества могут спонтанно формироваться в смеси из солей скандия и очень крепкой азотной кислоты, если пропускать через нее пары фторводорода. В таком случае примерно через час на поверхности этого раствора возникнет белая пленка, состоящая из множества наночастиц длиной в несколько микрометров.

Просветив их при помощи микроскопа, ученые обнаружили, что часть из них представляла собой полые микротрубки, похожие по форме на шестигранники. Собрав некоторое количество этих структур, ученые нагрели их и проследили за тем, как поменялись их размеры.

Эти опыты подтвердили, что фторид скандия сохранил свои свойства, однако петербургские химики планируют более детально изучить то, как ведут себя подобные микротрубки при повышении и понижении температур, в самое ближайшее время. Как надеются Гулина и ее команда, эти опыты помогут им понять, как создавать нанотрубки из других материалов с аномальными тепловыми свойствами.