Александр Гурьянов

Еще недавно ученым для работы хватало природных кристаллических веществ, многочисленных и разнообразных. Теперь настало время создания кристаллов с заранее заданными свойствами. На это, в частности, исследователей подвигли успехи последних пятидесяти лет в синтезе некоторых сверхпроводников, состоящих из двух и более химических элементов, один из которых неметалл.

Наработанный опыт позволил ученым американских университетов и Аргонской национальной лаборатории Министерства энергетики США предложить новый подход. Группа, руководимая профессором Меркури Кенатзидис (Mercouri Kanatzidis), разработала, по ее словам, «метод синтеза новых материалов с экзотическими свойствами, о которых теоретики не могли даже помыслить». В декабре прошлого года работа была опубликована в журнале Nature.

Идея метода родилась при изучении двухкомпонентных растворов веществ, одно из которых очень сильный растворитель, другое — нет. При высоких температурах (400–700ºC) при добавлении в раствор различных химических элементов для образования твердого осадка (продукта реакции) концентрацию второго компонента подбирают так, чтобы тонко регулировать параметры химической реакции. Эффективность подхода ученые продемонстрировали в высокотемпературных растворах состава AOH/AX (A=Li, Na, K или Rb; X=Cl или I). Так были синтезированы разные соединения халькогенидных систем вида A(Ba)-Cu-Q(O) (Q=S или Se; A=Na, K или Rb).

Метод учитывает промежуточные стадии синтеза, и в этом его преимущество. Он позволяет избежать реакций, которые дают уже известные вещества, и выбирать те, что протекают с неизвестным прежде результатом. На всех этапах синтеза ученые с помощью оптических и рентгеновских приборов контролируют образование химических фаз.

Авторы работы опробировали свой метод при получении кристаллических веществ, содержащих от трех до пяти химических элементов. Химики уже синтезировали 30 ранее неизвестных соединений. Параметры их кристаллов определяли рентгеновскими методами.

Профессор Кенатзидис уверена, что метод годится для получения почти любых кристаллов. К примеру, ими могут быть используемые в микроэлектронике стопки кристаллических пленок, слои атомной толщины и даже цепочки молекул.

Успех работы обещает создание новых сверхпроводников, магнитных веществ и материалов для электрических батарей.


Nature, 2022; 612 (7938): 72

 
Разные разности
Микробы делают чай вкуснее
Что влияет на количество теанина в чае? Этот вопрос исследовали китайские ученые. Они тщательно изучили и сравнили по содержанию теанина 17 сортов чая и выяснили, что все зависит от количества и активности азотфиксирущих бактерий, обитающих на к...
Анатомия «Руанского собора»
В Музее изобразительных искусств имени Пушкина в Москве в феврале и марте прошла необычная выставка. Всего две картины Клода Моне — «Руанский собор в полдень» и «Руанский собор вечером». А рядом были представлены результаты физико-хими...
Пирожное как источник топлива
На волне интереса к биотопливу появилась идея использовать невостребованные хлебобулочные изделия в качестве сырья для биотоплива. А почему бы и нет? Хлеб содержит много крахмала. Он легко расщепляется ферментами на молекулы сахара, которые затем дро...
Универсальное противоядие
Ученые Исследовательского института Скриппса изучили нейротоксины, вырабатываемые многочисленными ядовитыми змеями и создали универсальное противоядие против ядов крайтов, тайпанов, кобр и мамбы.