МОСКВА, 19 июня. /ТАСС/. Ученые из Института физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина (ИФХЭ) РАН открыли, как при помощи молекул-координаторов толуола упорядочить хаотически расположенные нанотрубки, сообщили в понедельник в отделе популяризации науки и технологий Минобрнауки РФ. Исследователи выяснили, что собранные в пучок нанотрубки аккумулируют большее количество метана, чем неупорядоченные. В будущем предложенный подход может найти применение в космической отрасли.
С тех пор, как в 1990-е годы были открыты нанотрубки и установлены основные закономерности их свойств и структуры, многие научные группы работают над тем, чтобы использовать этот уникальный материал в различных технологических процессах. Использование отдельных нанотрубок в качестве аккумуляторов газа малоэффективно, потому что внутренний объем их микропор очень мал. В ИФХЭ РАН с помощью молекул толуола удалось скоординировать изначально хаотично расположенные нанотрубки так, чтобы адсорбционная способность материала увеличилась.
"При упорядочивании массива нанотрубок создается дополнительная пористость, потому что адсорбируемая молекула может занимать место не только внутри нанотрубки, но и в пространстве между ними", - приводятся в пресс-релизе слова соавтора работы, инженера-исследователя ИФХЭ РАН Виктории Гайдамавичюте.
При анализе адсорбции метана на полученной супрамолекулярной структуре выяснилось, что молекула толуола служит дополнительным центром адсорбции и повышает адсорбцию метана. Удаление из системы части молекул толуола, т. е. моделирование процесса десорбции, показало, что структура сохраняется даже при небольшом содержании координирующих молекул.
"Наши результаты по упорядочиванию хаотически расположенных нанотрубок с помощью молекул-координаторов - это первый шаг к созданию универсального адсорбента, микропористую структуру которого можно изменять непосредственно в адсорбере. В настоящий момент мы показали, что самоорганизация нанотрубок, кратно увеличивающая адсорбцию метана, возможна. Мы определили условия, необходимые как для самоорганизации нанотрубок в массив, так и для разрушения упорядоченной структуры - то есть для ее возврата в первоначальное состояние, из которого она может быть скоординирована в массив с другими параметрами пористой структуры для решения другой промышленной задачи", - сказал заместитель заведующего лабораторией сорбционных процессов ИФХЭ РАН, кандидат химических наук Андрей Школин.
По словам специалистов, в будущем предложенный подход может найти применение, например, в космической отрасли, где адсорбционные комплексы невелики по размеру. Возможность циклической перенастройки пористой структуры адсорбента позволит решать разные задачи с одним и тем же исходным материалом, не поднимая на орбиту ничего лишнего. Учитывая высокую стоимость доставки груза в космос, получится значительный экономический эффект даже при работе с таким дорогим сырьем, как углеродные нанотрубки. Исследование поддержано Минобрнауки России.