Мы в Telegram
Добавить новость
Hleb.asia
Сентябрь
2023

Ученые раскрыли химический механизм создания наноалмазов, покрытых диоксидом кремния

0

Эта статья была проверена по версии Science Процесс редактирования
И Политика.
Редакторы При обеспечении достоверности содержания были выделены следующие особенности:

Проверка фактов

надежный источник

Корректура

Рентгеновские датчики и датчики переходных границ SSRL позволяют получить информацию о наноразмерных алмазах, скрытых под слоем кремнезема. Облученные электроны покидают поверхность наноалмаза, проходят через кремнезем и собираются в виде сигналов. Чем толще покрытие, тем меньше электронов достигает поверхности. Понимание химии слоев кремнезема поможет исследователям улучшить оболочки кремнезема и экспериментировать с другими материалами в качестве покрытий, расширяя возможности применения наноалмазов в квантовых вычислениях и биомаркировке. Фото: Грег Стюарт/Национальная ускорительная лаборатория SLAC.

× Закрывать

Рентгеновские датчики и датчики переходных границ SSRL позволяют получить информацию о наноразмерных алмазах, скрытых под слоем кремнезема. Облученные электроны покидают поверхность наноалмаза, проходят через кремнезем и собираются в виде сигналов. Чем толще покрытие, тем меньше электронов достигает поверхности. Понимание химии слоев кремнезема поможет исследователям улучшить оболочки кремнезема и экспериментировать с другими материалами в качестве покрытий, расширяя возможности применения наноалмазов в квантовых вычислениях и биомаркировке. Фото: Грег Стюарт/Национальная ускорительная лаборатория SLAC.

Покрытие редкого предмета — крошечных осколков алмаза — песком, основным ингредиентом которого является песок, может показаться необычным, но конечный результат имеет ряд ценных применений. Хитрость в том, что никто точно не знает, как связаны эти два вещества.

Теперь исследователи из Государственного университета Сан-Хосе (SJSU) сообщают в журнале ACS Au Нанонаука Спиртовые химические группы на поверхности алмаза ответственны за благоприятную однородную оболочку из кремнезема, что может помочь им создавать более качественные наноалмазы, покрытые диоксидом кремния, крошечные инструменты, которые можно применять от биомаркировки раковых клеток до квантового зондирования.

Команда раскрыла механизм связи благодаря мощным рентгеновским лучам, генерируемым Стэнфордским источником синхротронного излучения (SSRL) в Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики.

«Теперь, когда мы знаем эти более мелкие детали — как работает связь, а не просто догадываемся — мы можем лучше исследовать новые гибридные системы алмазов», — говорит Абрахам Вулкотт, ведущий исследователь исследования и профессор SJSU.

Большая часть работ Вулкотта касается наноалмазов, то есть синтетических алмазов, которые распадаются на настолько мелкие кусочки, что вам понадобится 40 000 штук, чтобы покрыть ширину одного человеческого волоса. Теоретически наноалмазы имеют идеальную углеродную решетку, но иногда атом азота проникает и заменяет атом углерода рядом с отсутствующим атомом углерода. Технически это дефект, но он полезен, поскольку дефект реагирует на магнитные поля, электрические поля и свет, причем все это при комнатной температуре, а это означает, что наноалмазы имеют множество применений.

Их можно использовать как кубиты — базовую единицу квантового компьютера. Ударьте по нему зеленым светом, и он засветится красным, и биологи смогут поместить его в живые клетки и отслеживать его движение. Но ученые не могут легко запрограммировать наноалмазы так, чтобы они двигались туда, куда они хотят, поскольку края алмазов заостренные и могут разрывать клеточные мембраны.

Покрытие его кремнеземом решает обе проблемы. Кремнезем образует гладкую однородную корку, покрывающую острые края. Он также создает модифицируемую поверхность, которую ученые могут украшать метками, чтобы направлять молекулы к определенным клеткам, таким как раковые клетки или нейроны. «Алмаз из кремнеземной оболочки становится управляемой системой», — сказал Вулкотт.

Но ученые некоторое время расходились во мнениях относительно того, как образовалась эта оболочка, сказал Уолкотт. Его команда показала, что гидроксид аммония в сочетании с этанолом (химическими веществами, которые обычно включаются в процесс нанесения покрытия), производят множество спиртовых групп на поверхности наноалмаза, и эти спирты способствуют росту оболочки.

«Никто не мог объяснить это более 10 лет, но нам удалось получить эту информацию», — сказал Вулкотт.

Изучив частицы с помощью трансмиссионного электронного микроскопа в Молекулярном литейном заводе Национальной лаборатории им. Лоуренса Беркли при Министерстве энергетики, исследователи направили рентгеновские лучи SSRL на наноалмазы, чтобы исследовать поверхности, скрытые под слоем кремнезема.

Датчик края перехода SSRL — сверхчувствительный термометр, который регистрирует изменения температуры и преобразует их в энергию рентгеновских лучей — выявил химические группы, которые присутствовали на поверхности наноалмазов.

Используя второй метод — рентгеновскую абсорбционную спектроскопию (XAS) — команда генерировала движущиеся электроны на поверхности наноалмаза, затем захватывала их, когда они проходили через оболочку из кремнезема и убегали. Чем толще покрытие, тем меньше электронов достигает поверхности. Сигналы представляли собой небольшую рулетку, показывающую толщину слоя кремнезема в нанометровом масштабе.

«XAS — это мощный инструмент, потому что вы можете обнаружить что-то погруженное или спрятанное, например, алмаз под оболочкой из кремнезема», — сказал Вулкотт. «Люди никогда раньше не делали этого с наноалмазами, поэтому помимо открытия механизма связи мы также показали, что XAS полезен для материаловедов и химиков».

В будущем Вулкотт, известный своими практическими исследовательскими возможностями, хочет, чтобы студенты работали над покрытием наноалмазов другими материалами. Например, оксиды титана, цинка и других металлов могут открыть новые горизонты в области количественного анализа и биомаркировки.

«Наноалмазы — это удивительные микроинструменты с немедленным применением», — сказала Карен Лопес, доктор философии, профессор биомедицинской инженерии. студент Калифорнийского университета в Ирвайне, который, как и другие авторы SJSU, работал над исследованием еще будучи студентом. «Теперь, когда мы понимаем, как образуется кремнеземная корка, мы можем начать улучшать ее и использовать другие типы материалов».

Дополнительная информация:
Бирла Дж. Сандовал и др., Квантовые алмазы на пляже: химический взгляд на рост кремнезема на наноалмазах с использованием мультимодальной характеристики и моделирования, ACS Au Нанонаука (2023). DOI: 10.1021/acsnanoscienceau.3c00033.






Загрузка...


Губернаторы России
Москва

Собянин анонсировал самый продолжительный городской фестиваль в мире


Спорт в России и мире
Москва

«Шушумагия» и «Команда МАТЧ» – в топ-25 мультсериалов на «Кинопоиске»


Загрузка...

Все новости спорта сегодня


Новости тенниса
Камила Джорджи

Экс‑теннисистка Джорджи обвиняется в краже мебели и ковров на €100 тысяч — СМИ


Загрузка...


123ru.net – это самые свежие новости из регионов и со всего мира в прямом эфире 24 часа в сутки 7 дней в неделю на всех языках мира без цензуры и предвзятости редактора. Не новости делают нас, а мы – делаем новости. Наши новости опубликованы живыми людьми в формате онлайн. Вы всегда можете добавить свои новости сиюминутно – здесь и прочитать их тут же и – сейчас в России, в Украине и в мире по темам в режиме 24/7 ежесекундно. А теперь ещё - регионы, Крым, Москва и Россия.


Загрузка...

Загрузка...

Экология в России и мире
Москва

Станислав Кондрашов Telf AG: Китай стремиться к экологически чистому производству





Путин в России и мире
Москва

Кремль: Путин 23 мая проведет переговоры с королем Бахрейна в Москве


Лукашенко в Беларуси и мире
Минск

Запись от имени Президента Беларуси сделана в книге соболезнований в посольстве Ирана




123ru.netмеждународная интерактивная информационная сеть (ежеминутные новости с ежедневным интелектуальным архивом). Только у нас — все главные новости дня без политической цензуры. "123 Новости" — абсолютно все точки зрения, трезвая аналитика, цивилизованные споры и обсуждения без взаимных обвинений и оскорблений. Помните, что не у всех точка зрения совпадает с Вашей. Уважайте мнение других, даже если Вы отстаиваете свой взгляд и свою позицию. Smi24.net — облегчённая версия старейшего обозревателя новостей 123ru.net.

Мы не навязываем Вам своё видение, мы даём Вам объективный срез событий дня без цензуры и без купюр. Новости, какие они есть — онлайн (с поминутным архивом по всем городам и регионам России, Украины, Белоруссии и Абхазии).

123ru.net — живые новости в прямом эфире!

В любую минуту Вы можете добавить свою новость мгновенно — здесь.





Зеленский в Украине и мире
Киев

Зеленский объяснил, почему не хочет приглашать РФ на «саммит мира»


Навальный в России и мире


Здоровье в России и мире


Частные объявления в Вашем городе, в Вашем регионе и в России






Загрузка...

Загрузка...



Желдорреммаш

На Улан-Удэнском ЛВРЗ прошел конкурс «Лучший по профессии 2024»



Москва

Суд заключил под стражу напавшего с ножом на девушку в Москве

Друзья 123ru.net


Информационные партнёры 123ru.net



Спонсоры 123ru.net