Физики РУДН выделили новый тип аморфных твердых тел

Физики РУДН выделили новый тип аморфных твердых тел

Из атомов углерода получаются вещества с различными химическими и физическими свойствами — от алмаза до графита. Аморфные формы твердого углерода — вещества без четкой кристаллической структуры — состоят из структурных единиц, представляющих собой наноразмерные кусочки графена. Физики РУДН изучили особенности структуры аморфного углерода и предложили выделить ее в отдельный тип аморфных твердых тел — молекулярных аморфиков с принудительной фрагментацией.

Твердый углерод — вещество с большим количеством аллотропных модификаций. Это означает, что из одних и тех же атомов в зависимости от структуры получаются разные по химическим и физическим свойствам вещества. Разнообразие аллотропов углерода является следствием особых свойств его атомов, наделенных уникальной способностью образования одиночных, двойных и тройных валентных связей. Так, если условия происхождения определяют образование только одиночных связей между атомами (sp3-гибридизация), твердый углерод представляет собой трехмерную сетку тетраэдров (алмаз). Если условия происхождения благоприятны образованию двойных связей (sp2-гибридизация), твердый углерод представляет собой структуру, состоящую из плоских слоев, образованных гексагональными ячейками и напоминающих пчелиные соты (графит). Одиночные слои этого твердого тела получили название графен. Эти два типа структур углерода характерны как для упорядоченных кристаллов, так и для неупорядоченных аморфных тел. Твердый углерод широко распространен в природе как в виде залежей кристаллических пород, таких как графит и алмаз, так и в аморфной форме (бурые и черные угли, шунгит, антраксолит и др. минералы).

В отличие от кристаллического, природный аморфный углерод является углеродом sp2 типа. Широкие исследования структуры и элементного состава spаморфных углеродов, проведенные по инициативе и непосредственном участии физиков РУДН, дополненные спектральными исследованиями с использованием фотоэлектронной спектроскопии, неупругого рассеяния нейтронов, инфракрасного поглощения и комбинационного рассеяния света, показали, что spаморфный углерод представляет собой фрактальную структуру, в основе которой лежат наноразмерные графеновые домены, окруженные по ободу атомами других элементов (водород, кислород, азот, сера и др.). Так физики РУДН предложили новую историю старого аморфного углерода, известного с глубокой древности, со времени первого разложенного костра.

«Открытие и экспериментальное подтверждение графеновой природы этого черного золота ведет к революционному перевороту в теории, моделировании и интерпретации экспериментов с этим классом веществ. Однако некоторые вопросы так и остались без ответа. Что представляет собой аморфное состояние твердого углерода с точки зрения физики твердого тела? Какую роль играет аморфный углерод с sp2-гибридизацией в общей картине? На эти вопросы мы и попытались ответить», — доктор физико-математических наук Елена Шека, профессор-консультант факультет физико-математических и естественных наук РУДН.

Физики всесторонне исследовали природу аморфного углерода в течение двух лет. Другие результаты этого амбициозного проекта были опубликованы в журналах Fullerenes, Nanotubes and Carbon NanostructuresJournal of Physical Chemistry CJournal of Non-Crystalline SolidsNanomaterials. Взятые вместе, эти статьи свидетельствуют о существенном прорыве, который был достигнут физиками РУДН в этой сложной области.

«Мы проанализировали исследования об аморфном spуглероде с точки зрения общих представлений об аморфных твердых телах. В результате можно сказать, что его следует отнести к новому типу аморфных веществ», — доктор физико-математических наук Елена Шека, профессор-консультант факультет физико-математических и естественных наук РУДН.

Результаты опубликованы в журнале Fullerenes,Nanotubes and Carbon Nanostructures

Новости
Все новости
Наука
02 декабря
Почвовед РУДН выяснил разницу вклада бактерий и грибов в круговороте углерода в почве

Почвовед РУДН изучил, как микробиом почвы влияет на выделение углекислого газа. Оказалось, что бактерии предпочитают легкодоступные гидрофильные соединения, а грибы — более прочные гидрофобные. Результаты помогут лучше понять, как правильно удобрять почву и как почвы могут помочь в борьбе с парниковыми газами.

Наука
02 декабря
В РУДН обсудили реализацию положения Конвенции Совета Европы о защите детей

40 представителей из 5 субъектов России, 12 государственных и общественных организаций, 7 научно-исследовательских и образовательных учреждений высшего образования приняли участие в VII научно-практическом семинаре по вопросам имплементации положений Конвенции Совета Европы о защите детей от сексуальной эксплуатации и сексуального насилия от 25 октября 2007 года (Конвенция Лансароте) в законодательство Российской Федерации.

Наука
01 декабря
Химик РУДН уточнил принцип действия ферментов, создающих омега-6 жиры

Химик РУДН определил, что принцип действия некоторых ферментов, которые создают жизненно необходимые для человека жирные кислоты омега-6, отличается от принятого биохимиками представления. Эти ферменты создают дополнительную двойную связь в углеродной цепочке жирной кислоты. Оказалось, что они «отсчитывают» нужное место не с концов цепочки, как считалось ранее, а от уже имеющейся двойной связи.