Ученые 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 научились предсказывать свойства наноматериалов

Разработка новых материалов?— важная задача современной науки, поскольку такие материалы позволяют уменьшить вредные выбросы в?биосферу и?снизить загрязнение окружающей среды. Процесс разработки новых материалов сложный и?трудозатратный, так как включает в?себя несколько этапов, каждый из?которых занимает большое количество времени и?не?всегда может привести к?желаемому результату. Так, химики должны сначала синтезировать материал, затем изучить его свойства и?после провести апробацию, чтобы понять, справится?ли разработанный материал с?конкретной задачей. Упростить и?ускорить разработку новых материалов можно, если заранее, еще до?синтеза вещества, удастся понять, какой материал с?точки зрения его свойств будет наиболее эффективен для решения той или иной задачи.

Исследование опубликовано в?научном журнале Applied Surface Science, освещающем вопросы свойств поверхностей и?наноструктур, а?также их?применения.

Ученые Санкт-Петербургского государственного университета разработали модель для предсказания фотокаталитических свойств нанолистов оксида цинка, что открывает широкие перспективы разработки наноматериалов с?заданными свойствами, которые могут быть использованы, например, для очистки сточных вод от?красителей.

В?качестве фотокатализатора, то?есть материала, способного разлагать органические красители под действием света, исследователи 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 использовали нанолисты оксида цинка?— этот материал нетоксичен и?доступен для получения. Наноразмерные частицы обладают несравнимо большей площадью поверхности по?сравнению с?привычным для нас ?бруском? какого-либо материала, поэтому разложение красителя происходит быстрее и?эффективнее. Именно переход в?наномасштаб открывает уникальные свойства многих веществ, в?том числе за?счет дефектов структуры.

?Представьте себе собранный кубик Рубика с?правильно расположенными цветами. А?теперь представьте, что в?нем не?только перепутаны цвета, но?и?отсутствуют некоторые детали. Казалось?бы, что может быть хуже, но?как ни?парадоксально это звучит?— именно эти "неидеальности" объясняют многие интересные свойства полупроводниковых наноматериалов, в?том числе позволяя использовать нанолисты оксида цинка для решения экологических проблем?,?— сказал один из?авторов исследования, лаборант-исследователь кафедры общей и?неорганической химии 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 Дмитрий Ткаченко.

Санкт-Петербургский государственный университет?— первый университет России?— был основан 28?января (8?февраля) 1724?года, когда Петр I?издал указ об?учреждении Университета и?Российской академии наук. Сегодня 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入?— научный, образовательный и?культурный центр мирового уровня. В?2024 году Санкт-Петербургский университет отметит свой 300-летний юбилей.

План мероприятий в?рамках празднования юбилея Университета был утвержден на?заседании оргкомитета по?празднованию 300-летия 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入, которое провел заместитель председателя Правительства РФ?Дмитрий Чернышенко. Среди таких мероприятий?— присвоение малой планете имени в?честь 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入, выпуск банковских карт со?специальным дизайном, создание почтовых марок, посвященных истории первого университета России, брендирование самолета авиакомпании ?Россия? и?многое другое.

Работа состояла из?трех этапов: получение нанолистов оксида цинка и?описание их?свойств, рассмотрение процесса разложения красителя на?молекулярном уровне и?разработка модели для предсказания эффективности фотокатализатора. На?данный момент до?конца не?ясно, как можно регулировать и?определять количество дефектов (перепутанных и?отсутствующих цветов в?кубике Рубика) в?нанообъектах. Однако, как отметила руководитель группы синтеза и?исследования наночастиц и?наноструктурированных материалов, доцент кафедры общей и?неорганической химии 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 Ольга Осмоловская, в?ходе работы удалось не?только найти способ регулирования количества таких дефектов в?нанолистах, но?и?применить оригинальный подход для их?определения. В?результате химики 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 смогли получить набор параметров, описывающих структуру и?свойства нанолистов оксида цинка.

?Рассмотрение явлений и?процессов в?химии зачастую ассоциируется с?проведением эксперимента в?лабораторных условиях, что требует определенного уровня оснащенности и?навыков. Мы?же предлагаем использовать компьютерное моделирование, которое не?только не?требует наличия специального и?дорогостоящего оборудования, но?и?обладает гораздо большими возможностями и?гибкостью?,?— пояснил автор вычислительной части исследования, доцент кафедры физической химии 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 Михаил Вознесенский.

В?результате из?всего набора параметров ученые смогли отобрать?те, что оказывают наибольшее влияние на?активность фотокатализатора. ?В?результате мы?разработали уникальную модель для предсказания эффективности разложения красителей в?присутствии нанолистов оксида цинка. С?ее?помощью любой ученый, не?проводя эксперимент, сможет узнать, насколько будет эффективен фотокатализатор с?теми или иными параметрами. Это, в?свою очередь, открывает совершенно новые возможности в?разработке наноматериалов с?заданными свойствами?,?— пояснил автор хемометрической части исследования, профессор кафедры аналитической химии 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 Дмитрий Кирсанов.

Междисциплинарное исследование, объединившее в?себе методы неорганической, вычислительной, аналитической химии и?материаловедения, проводилось на?оборудовании Научного парка 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入?— ресурсных центров ?Рентгенодифракционные методы исследования?, ?Инновационные технологии композитных наноматериалов?, ?Междисциплинарный ресурсный центр по?направлению "Нанотехнологии"?, ?Методы анализа состава вещества?, ?Вычислительный центр?, ?Оптические и?лазерные методы исследования? и??Физические методы исследования поверхности?.