Российские химики выяснили, от чего зависит форма, размеры и другие свойства наночастиц из двуокиси титана. Это открытие поможет им улучшить качество косметической продукции, а также повысить КПД солнечных батарей, пишут ученые в журнале Materials.
«Наше главное достижение – мы впервые систематически изучили влияние концентраций воды и гидроксида натрия на размер синтезируемых частиц оксида титана. Хотя есть и другие работы, никто ранее не изучал влияние гидроксида натрия в широком диапазоне концентраций», – рассказывает Ирина Колесник, химик из МГУ, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
За последние годы ученые создали несколько искусственных материалов, необычных оптических структур, превращающих волны одного вида в другие виды электромагнитного излучения. К примеру, в 2012 году физики из США создали прибор, превращающий свет в микроволновое излучение, а пять лет назад другая группа ученых разработала прототип «инфракрасных» световых линз, экспериментируя с кусочками графена.
Многие подобные конструкции, «нарушающие» законы классической оптики, могут значительно повысить КПД работы солнечных батарей, стать основой световых компьютеров и улучшить точность многих других световых приборов. Проблема заключается в том, что их нужно производить с очень высокой точностью, что делает их или дорогими, или непригодными для промышленного использования.
Столь же высокая точность необходима для производства наночастиц, применяемых в различных косметических товарах – лосьонах, кремах от загара, зубной пасте и других гигиенических средствах. Слишком мелкие или крупные наноматериалы могут вызывать воспаления, накапливаясь в тканях, или же проникать в клетки и массово убивать их.
Подобные требования, как отмечают Колесник и ее коллеги, делают производство подобных типов наночастиц достаточно дорогим и сложным занятием, что ограничивает их применение на практике. Российские ученые давно пытаются решить эту проблему, изобретая новые методики сборки наноструктур и изучая то, как окружающая среда и сами параметры реакции влияют на их свойства.
К примеру, год назад ученые из МГУ создали методику сборки идеальных фотонных кристаллов, наночастиц из двуокиси титана для покрытия солнечных батарей, экспериментируя с титановыми пластинами, через которые они пропускали электрический ток.
Колесник и ее коллеги предложили свой собственную методику их синтеза, пригодную и для создания «косметических» наночастиц, и для производства солнечных батарей, наблюдая за тем, как взаимодействуют между собой щелочи и органические соли титана.
В прошлом, ученые уже синтезировали микроскопические шарики из двуокиси титана, смешивая эти вещества в особой гелеобразной среде, однако у химиков не было уверенности в том, что подобный подход позволит собирать наночастицы произвольных размеров и структуры. Это сильно ограничивало их применимость, так как и для косметики, и для генераторов электричества нужны частицы с очень разными размерами, кристалличностью и другими свойствами.
Как обнаружили ученые, их вариация этого подхода оказалась исключительно гибкой. Она позволяет получать микросферы с точно выверенным диаметром, кристалличностью и пористостью, меняя температуру их обработки и то, как в каких условиях происходят реакции между солями титана и щелочью.
Первые опыты с наносферами, произведенными подобным образом, показали, что они одинаково хорошо подходят как для создания солнцезащитных кремов, так и для повышения КПД работы солнечных батарей, не уступая уже существующим решениям такого рода. Поэтому ученые надеются, что их открытие быстро найдет применение в промышленности и быту.
Источник: https://ria.ru/20190710/1556380669.html
