Сегодня 28 марта 2024
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Теги → химия

Нобелевскую премию по химии присудили за открытие квантовых точек — среди лауреатов выходец из СССР

Нобелевская премия по химии в 2023 году присуждена учёным из США Мунги Бавенди (Moungi G. Bawendi), Луису Брюсу (Louis E. Brus) и выходцу из СССР Алексею Екимову за открытие и разработку квантовых точек — наночастиц настолько малых, что их свойства определяются размерами.

 Мунги Бавенди, Луис Брюс, Алексей Екимов (слева направо). Источник изображения: nobelprize.org

Мунги Бавенди, Луис Брюс, Алексей Екимов (слева направо). Источник изображения: nobelprize.org

Квантовые точки, которые в Шведской королевской академии наук охарактеризовали как «мельчайшие компоненты нанотехнологий», — это полупроводниковые частицы размером в несколько нанометров. При возбуждении они способны к флуоресценции в широком диапазоне спектра. В силу небольшого размера этих точек их оптические свойства определяются квантовыми эффектами. Преимуществами квантовых точек являются яркость и высокая фотостабильность, то есть они не «выгорают» как флуоресцентные красители.

Квантовые точки используются в мониторах и телевизорах — они способствуют повышению качества изображения. Эти элементы применяются при производстве светодиодных ламп и в молекулярной медицине. Они также могут использоваться при создании нейросетей и квантовых компьютеров.

Алексей Екимов родился в СССР в 1945 году и окончил физический факультет Ленинградского государственного университета. В 1981 году он впервые получил квантовые точки из хлорида меди, будучи сотрудником Государственного оптического института имени Вавилова в Ленинграде. Он продемонстрировал, что излучаемый ими цвет зависит от их размера из-за квантовых эффектов. Уже долгое время господин Екимов является сотрудником американской компании Nanocrystals Technology.

Луис Брюс родился в США в 1943 году. В 1983 году он впервые получил коллоидный раствор квантовых точек. Мунги Бавенди родился во Франции в 1961 году. В 1993 году ему удалось усовершенствовать химическое производство квантовых точек и получить почти идеальные частицы. Учёный разработал технологию синтеза монодисперсных растворов квантовых точек заданного размера.

Японские власти национализируют крупнейшего поставщика химикатов для производства чипов

Власти Японии уже давно выражают озабоченность по поводу утраты нацией статуса одного из лидеров полупроводниковой отрасли, хотя ряд специфических компетенций японским производителям в этой сфере удалось сохранить с девяностых годов прошлого века. Трио местных поставщиков контролирует почти весь мировой рынок химикатов, необходимых для выпуска полупроводниковых компонентов, и один из них к декабрю перейдёт под государственный контроль.

 Источник изображения: Asahi Shimbun

Источник изображения: Asahi Shimbun

К счастью для акционеров национализируемой компании JSR, произойдёт такая смена владельца с адекватной выгодой, поскольку существующим акционерам будет выплачено по $30,40 за акцию, а вся сделка обойдётся японским налогоплательщикам в $6,3 млрд. Новости вызвали рост курса акций JSR на 22 %, а котировки акций конкурирующих компаний Shin-Etsu Chemical и Tokyo Ohka Kogyo выросли на 1,5 и 9,1 % соответственно. В последнем случае акции вообще обновили исторический максимум.

Получая контроль над крупнейшим поставщиком фторированного полиимида и фторида водорода, японские власти в какой-то степени обеспечивают защиту от поглощения компании инвесторами из недружественных стран, самой мотивированной из которых остаётся КНР. Кроме того, в статусе частной компании в государственным участием JSR сможет принимать на себя более серьёзные долгосрочные риски с точки зрения инвестиций. Инвесторы на фондовом рынке после этого прецедента стали внимательнее присматриваться к компаниям полупроводникового сектора, рассчитывая на повторение подобных сделок в отрасли.

Пластик оказался вреден для аккумуляторов — он ускоряет самопроизвольную разрядку

Любое электронное устройство с аккумуляторной батареей постепенно разряжается, даже будучи полностью выключенным. Как оказалось, одна из причин тому — удивительный и весьма распространённый производственный дефект, выявленный исследователями из канадского Галифакса.

 Источник изображения: Kamil S/unsplash.com

Источник изображения: Kamil S/unsplash.com

По словам доцента Университета Далхаузи Майкла Метцгера (Michael Metzger), речь идёт о совершенно неожиданном явлении, о котором никто не мог бы подумать. Проблема заключается в использовании крошечных фрагментов пластиковой ленты, используемой для крепления компонентов аккумулятора.

Как известно, аккумуляторы отдают энергию благодаря протекающим в них химическим реакциям. Каждая батарея состоит из анода, катода и электролита (в виде жидкости или пасты/геля). При подключении аккумулятора к гаджетам, электроны движутся по электродам, обеспечивая питанием смартфоны, ноутбуки и прочие гаджеты. Проблемы возникают в случае, если электроны движутся не по электродам/кабелям, а от одного электрода к другому внутри электролита, что и приводит к разрядке без малейшей внешней нагрузки — поэтому заряд теряют даже выключенные устройства.

В поисках идеального аккумулятора исследователи использовали батареи в очень тёплой среде — при 85 градусах по Цельсию — в таких условиях аккумуляторы обычно теряют полезные свойства намного быстрее. В ходе одного из тестов было замечено окрашивание электролита в красный цвет, чего не должно было произойти, поскольку батарея представляет собой замкнутую систему — что-то произошло внутри неё самой.

 Источник изображения: Brett Ruskin/CBC

Источник изображения: Brett Ruskin/CBC

В результате химических анализов выяснилось, что в электролите появились примеси диметилтерефталата (ДМТ), из-за которого и происходила самопроизвольная разрядка аккумуляторов. Оказалось, ДМТ структурно напоминает молекулу полиэтилентерефталата (ПЭТ) — последний используется для выпуска пластиковых бутылок, контейнеров для еды и т.д. А также для соединения компонентов аккумуляторов. Почти микроскопические кусочки пластика проникали в электролит и вызывали химические реакции, а значит постепенную самопроизвольную разрядку АКБ. Примечательно, что данный материал используется производителями аккумуляторов повсеместно.

После того как Метцгер и его команда поделились открытием в ноябре 2022 года, информацией заинтересовались многие производители компьютеров и электротранспорта. По данным учёных, многие компании уже готовы заменять подобные компоненты в своих АКБ во избежание быстрой саморазрядки.

Учёные уже предложили решение — использовать вместо ПЭТ чуть более дорогой, но не менее распространённый материал — полипропилен, применяемый для выпуска более надёжных пластиковых товаров и более устойчивый к химическому воздействию.

Самую белую краску в мире улучшили — теперь ею можно покрывать машины, поезда и самолёты для уменьшения нагрева

Самая белая краска в мире, созданная исследователями из Университета Пердью (США) и попавшая в Книгу рекордов Гиннеса, настолько хорошо отражает излучение, что позволяет сохранять поверхности прохладными и снизить потребность в кондиционировании. Теперь же стало известно, что исследователи разработали новый состав краски, который можно наносить более тонким слоем на обрабатываемую поверхность и использовать для отвода тепла в автомобилях, поездах и самолётах.

 Источник изображения: Unsplash / Ern Low

Источник изображения: Unsplash / Ern Low

В оригинальной самой белой в мире краске использовались наночастицы сульфата бария для отражения 98,1 % солнечного света, за счёт чего наружные поверхности оставались более чем на 4,5 °C холоднее температуры окружающей среды. Изобретение выглядит весьма перспективным, поскольку, покрыв такой краской, например, крышу дома можно существенно охладить внутренние помещения и сэкономить на кондиционировании, а значит сократить вредные выбросы в атмосферу.

Проблема заключалась в том, что для достижения высокого уровня радиационного охлаждения ниже температуры окружающей среды требовалось нанести слой краски толщиной не менее 400 микрон. Такая толщина считается нормальной, если речь идёт о зданиях, но в случаях с более требовательными конструкциями краска должна быть тоньше и легче. Поэтому исследователи создали новую формулу самой белой краски, за счёт чего она стала тоньше и легче.

Новая версия краски способна отражать 97,9 % солнечного света при толщине слоя в 150 микрон. Краска также имеет воздушные пустоты, что делает её очень пористой в наномасштабе. Меньшая плотность обеспечивает снижение веса, что также является важным аспектом для дальнейшего практического применения краски. Согласно имеющимся данным, новая краска весит на 80 % меньше по сравнению с аналогом на основе сульфата бария, но при этом обладает почти таким же коэффициентом отражения солнечных лучей. В скором времени исследователи планируют организовать коммерческое производство самой белой краски в мире.

Кукурузные початки и кожура томатов помогли извлечь из отходов редкоземельные элементы

Группа учёных из Университета штата Пенсильвания предложила эффективный способ извлечения редкоземельных элементов из электронного мусора. Сегодня это популярное направление для исследований, но химики из Пенсильвании смогли удивить. Для связывания микрочастиц неодима в растворах учёные использовали микрочастицы из переработанных початков кукурузы, кожуры томатов, отходов хлопка и остатков древесины.

 Источник изображения: Chemical Engineering Journal

Источник изображения: Chemical Engineering Journal

«Такие отходы, как кукурузные початки, древесная масса, хлопок и томатная кожура, часто оказываются на свалках или в компосте, — говорит автор статьи в журнале Chemical Engineering Journal Амир Шейхи (Amir Sheikhi), доцент кафедры химической инженерии. — Мы хотели превратить эти отходы в микро- или наноразмерные частицы, способные извлекать редкоземельные элементы из электронных отходов».

При подготовки эксперимента группа Шейхи измельчила томатную кожуру и кукурузные початки, нарезала древесную массу и хлопковую бумагу на маленькие тонкие кусочки и замочила их в воде. В ходе дальнейшей химической реакции все материалы распались на три различные фракции: микропродукты, наночастицы и солюбилизированные биополимеры. Выяснилось, что добавление микропродуктов или наночастиц в растворы с частицами неодима запускало процесс разделения. Иначе говоря, частицы этого редкоземельного элемента захватывались и могли быть легко отделены от жидкости.

Захват работает благодаря электростатическому взаимодействию отрицательно заряженных микро- и наноматериалов из биологических отходов, которые связываются с положительно заряженными ионами неодима. Учёные уверены, что таким образом можно отделять из растворов другие редкоземельные элементы и драгоценные металлы, например, золото и серебро при переработке печатных плат и других электронных компонентов. Теперь учёные готовятся испытать технологию на промышленном предприятии по переработке отходов.

Компьютерные модели помогли раскрыть одну из тайн венерианской атмосферы

Компьютерные модели, разработанные при сотрудничестве учёных из Испании и США, помогли установить новый вариант формирования особых частиц серы, вероятно, ответственных за поглощение ультрафиолета атмосферой Венеры.

 Источник изображения: NASA

Источник изображения: NASA

По данным учёных, разрушение ультрафиолетом диоксида серы SO2, в избытке находящегося в венерианской атмосфере, ведёт к формированию не только обычной атомарной серы, но и аллотропных вариантов, включая S2, S4 и, наконец, S8, активно поглощающих ультрафиолет. До недавних пор оставалось загадкой, как именно инициируется этот процесс.

Обычно формирование S2 осуществляется за счёт соединения двух атомов серы, после чего пара S2 превращается в S4, а их пара — в S8. По данным учёных, кольцевая структура S8 наиболее устойчива к разрушению ультрафиолетом, но процесс формирования S2, как выяснилось, может осуществляться не только за счёт прямого объединения двух атомов серы, но и в результате намного более быстрой реакции SO и S2O, которые, в свою очередь, выделяются в результате разрушения SO2 ультрафиолетом.

По словам учёных, впервые вычислительная химия используется для оценки того, какие типы реакций более важны — вместо лабораторных исследований. Это крайне практичный способ изучения атмосферы Венеры. Кроме того, реальные лабораторные эксперименты с присутствующими в венерианской атмосфере элементами вроде серы, хлора и кислорода могут быть просто небезопасными.

Как сообщают исследователи, «серная химия» играет доминирующую роль в атмосфере Венеры и, вполне вероятно, ключевую роль в формировании загадочного поглотителя ультрафиолета. Более того, аналогичные вычислительные методы, возможно, будут использоваться для того, чтобы разобраться и в других химических процессах в атмосфере планеты.

LG разработала эффективную технологию выпуска пластикового сырья из углекислого газа атмосферы

Подразделение LG — LG Chem, занимающееся химическими проектами, совместно с Корейским институтом науки и технологий (KIST) разработало процесс преобразования атмосферного углекислого газа в сырьё для выпуска пластика.

 Источник изображения: JiyeLee

Источник изображения: JiyeLee

LG Chem сообщила о совместном создании с KIST электрохимического реактора, способного значительно повысить эффективность технологии преобразования обычного углекислого газа (CO2) в моноксид углерода (CO), служащий сырьём для дальнейших реакций.

Реактор для электрохимических преобразований превращает углекислый газ в компоненты вроде моноксида углерода или метанола. Кроме того, он способен выпускать и т. н. «сингаз» — сырьё для создания многочисленных видов топлива и других химических соединений. Новая технология использует в качестве исходного сырья углекислый газ, имеющийся в атмосфере — предполагается, что это поможет добиться т. н. «углеродной нейтральности».

 Источник изображения: LG Chem

Источник изображения: LG Chem

Партнёры намерены увеличить размер реактора в 10 или более раз для коммерциализации процесса. Более того, планируется разработать технологию для изъятия углекислого газа из атмосферы с дальнейшим производством этилена, сырья для всевозможных аналогов нефтехимических продуктов.


window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Take-Two Interactive купит Gearbox у Embracer Group за $460 миллионов — подтверждена новая Borderlands 11 мин.
Amazon.com инвестирует в ИИ-стартап Anthropic дополнительно $2,75 млрд 12 ч.
Хакеры нашли, как завалить iPhone запросами о сбросе пароля, и стали пользоваться этим для фишинга 12 ч.
Новый бенчмарк — новый рекорд: NVIDIA подтвердила лидерские позиции в MLPerf Inference 13 ч.
Sony подтвердила линейку игр PS Plus на апрель — магический шутер, экшен-стратегия в мире Minecraft и роглайк в стиле Dead Cells 13 ч.
В Великобритании собрались подвести законодательную базу под мемы про криптовалюты 13 ч.
Google представила новые ИИ-функции в картах и поиске — они помогут путешественникам 13 ч.
Lesta Games выразила готовность выпустить «Мир танков» и «Мир кораблей» на российской консоли и помочь с её разработкой 14 ч.
Новая студия бывшего режиссёра Dragon Age показала тизер первой игры перед скорым анонсом — это фэнтезийный ролевой боевик на Unreal Engine 5 15 ч.
Учёные придумали, как с помощью ИИ улучшить вкус пива, особенно безалкогольного 16 ч.