Российские ученые научились определять процессы в углеродных нанотрубках с помощью оптических сигналов

Углеродная нанотрубка

Begemotv2718/Wikimedia Commons

Российские ученые провели работу, результаты которой помогут определять, какие реакции происходят внутри углеродных нанотрубок во время синтеза. Результаты исследования опубликованы в журнале Carbon. Проект поддержан грантом Российского научного фонда (РНФ).

«Нашей целью было вызвать формирование алмазной полоски в нанотрубке. В работе мы проводили заполнение углеродных нанотрубок функционализированными молекулами (к которым химически присоединена часть другой молекулы) соединения 1-бромадамантан и измеряли оптические свойства полученных соединений. Нами было обнаружено, что по оптическому отклику нанотрубок можно судить о химических превращениях, происходящих в их внутренних каналах. Так, реакция дегалогенизации (отсоединения атома брома от молекулы 1-бромоадамантана) приводила к переносу электрического заряда, что отражалось на спектрах комбинационного рассеяния и оптического поглощения нанотрубок», — говорит автор статьи, научный сотрудник Южного федерального университета Александр Тонких.

1-бромадамантан — это трициклический мостиковый углеводород с формулой C₁₀H₁₆Br. Углеродный скелет молекулы подобен кристаллической структуре алмаза, именно поэтому он носит название «адамантан», которое произошло от греч. adamas — «алмаз». Это вещество является продуктом переработки углеводородов при добыче нефти и производстве бензина. 1-бромадамантан используется для формирования алмазных структур и в качестве реактива, а его производные добавляются в конденсаторах.

«Наша работа несет в себе фундаментальную и прикладную научную значимость. Результаты исследования являются важными для использования углеродных нанотрубок в качестве нанореакторов для синтеза новых одномерных наноструктур алмаза, веществ, ранее не существующих в свободной форме в таких размерах, и контроля этого синтеза простыми оптическими методами», — комментирует Александр Тонких.

Углеродные нанотрубки уже активно используются в промышленности. Например, из них можно сделать сверхпрочные нити, нанопровода, транзисторы, топливные элементы, они служат капсулами для хранения активных молекул и могут являться компонентами дисплеев и светодиодов, а также используются в качестве компонентов защитных покрытий трубопроводов в нефтяной, газовой, нефтегазоперерабатывающей, горнодобывающей и химической промышленности.

Одностенные нанотрубки могут служить датчиками для обнаружения молекул в газовой среде или растворе с высокой точностью. Поэтому ученым так важно знать, какие процессы протекают внутри углеродных нанотрубок.