http://www.nanonewsnet.ru/articles/2007/soyuzуокФсч-репу-оШа-тсЧаНоу-у-ерокЬи-паш^скЬпок^п).И нанотрубки, и фуллереноподобные частицы, изображенные на фотографии (рис. 23.15), получить довольно просто.
Рис. 23.15. Агломерат нанотрубок ?82 с открытыми концами.
Рис. 23.14. Нанорожки — одна из форм нанотрубок, аккумуляторы для водорода.
Для этого достаточно при определенных условиях (запатентованных международной фирмой, производящей дисульфиды в форме наночастиц в количестве многих килограммов в год!) ввести в реакцию обычный сероводород, а также обычный оксид вольфрама (У1) ?03. При этом с течением времени частицы оксида сначала покрываются слоем дисульфида, затем вещество диффундирует внутрь и постепенно с сохранением формы получается слоистое фуллереноподобное или нанотубулярное образование. Эго так называемый тонотактический процесс (от греческого толо^ — место), происходящий в ограниченной зоне пространства, совпадающей с границами исходной частицы. Формирование замкнутых слоев УБ2 внутри частицы происходит самопроизвольно, поскольку любой незамкнутый слой УБ2 стремится сомкнуть свои края, так как на них сосредоточены оборванные химические связи, которые стараются «срастись» друг с другом. В результате исходная частица оксида ?03 превращается в «матрешку», т. е. представляет собой несколько вложенных друг в друга слоистых оболочек (рис. 23.16).
Рис. 23.16. Электронно-микроскопическое изображение и модель строения многостенной нанотрубки дисульфидов молибдена и вольфрама.
Рис. 23.17. Наноокгаэдры дисульфида молибдена и модель их строения.
При других условиях из такой частицы может вытягиваться длинная нанотрубка.
Нанотубулярные дисульфиды молибдена и вольфрама можно использовать не только в подшипниках или как присадку к смазочным маслам. Неожиданной оказалась возможность их применения в медицине, а именно — в качестве смазки при хирургических операциях с участием пунктирующих наконечников или катетеров. В этом случае хирургический инструмент проникает в человеческий организм «как по маслу», без боли, по крайней мере с использованием меньшей дозы анестетика.
Другая важная область практического применения — устройства наноионики и создание новых поколений литий-ионных аккумуляторов. Этому благоприятствует слоистая структура и большая площадь поверхности нанотубуленов дисульфидов молибдена (рис. 23.17) и вольфрама. В такую структуру между слоями могут обратимо, без разрушения, входить маленькие ионы лития, при этом по слоям нанотрубки за счет изменения степени окисления вольфрама или молибдена могут «путешествовать» и электроны. В результате получается отличный электродный материал. Доказана также эффективность применения сульфидных нанотубуленов в качестве катализаторов, которые незаменимы в тонком органическом синтезе.
Американские ученые создали новый литиевый аккумулятор, способный полностью заряжаться и разряжаться за несколько секунд, что позволит создать мощные электродвигатели для электромобилей. Авторы изобретения заявили, что основу разработки составляет новый материал — смешанный фосфат лития и железа ЫРеРО,. Новые свойства материалу ученые придали, получив его в форме наноразмерных гранул, покрытых материалом на основе фосфата лития (источник: http://wvvw.gazeta.ru/news/lenta/2009/03/12/n_1 340 059.shtml).
Нанотехнологии нс только открывают новые свойства известных химических соединений, но и создают совершенно новые вещества!
В самое последнее время с помощью нанотехнологий был синтезирован удивительный класс материалов, сочетающих в себе свойства кристаллов и аморфных тел, — фотонные квазистекла. Фотонные кристаллы — это материалы, в которых периодически упорядочены области, пропускающие и отражающие фотоны определенной энергии. Фотонные стекла — это материалы, в которых светорассеивающие элементы расположены хаотически. И в 2012 г. интернациональная группа исследователей из Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе РАН, Австралийского национального университета, Лазерного центра в Ганновере и НИУ информационных технологий, механики и оптики методом трехмерной лазерной литографии получила материал с периодической структурой, состоящей из элементов, являющихся фотонными стеклами (источник: http://www.strf.ru/material.aspx? CatalogI (l=21 731&d_no=49 342).
Изучение оптических свойств этого «аморфно-кристаллического» материала обещает принципиально новые эффекты в фотонике.
Нанохимические технологии и «зеленая химия». Весьма показательна связь между химической нанотехнологией и «зеленой химией». Становится все более очевидным, что химическая нанотехнология является источником решения большинства проблем «зеленой химии».
Еще на 1-й Международной конференции по зеленой химии (Германия, Дрезден, 2006 г.) был сформулирован список приоритетных направлений, в которых особенно важен учет принципов зеленой химии. Важнейшие из этих направлений могут быть реализованы только с помощью нанохимических технологий.
Мягкие методы синтеза с использованием растворителей, альтернативных применяемым сегодня органическим; широкое использование катализаторов, в особенности ферментативных; новые экологически безопасные реагенты и новая технология очистки стоков и отходов производства.
«Зеленые» источники энергии — водородная технология, топливные элементы, биодизельное топливо из возобновляемых ресурсов, энергосбережение как на стадиях производства, так и на стадиях использования создаваемых продуктов наносинтеза.
Использование возобновляемых ресурсов — разработка технологий использования биомассы (в том числе органических отходов) для получения энергии и полупродуктов для наносинтеза; расширение спектра продуктов, получаемых из крахмала, целлюлозы и других растительных веществ.
Мягкие химические технологии — микрореакторная техника; микроволновая технология и технология высоких энергий; фотохимия и фотосинтез; принципиально новые регулирующие устройства для реакций на наноуровне; развитие технологий топливных элементов для нового поколения техники вместо обычных источников тока.
