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
25 июня
Олокизумаб эффективен при COVID-19 – исследование медика РУДН отмечено на всероссийском конгрессе

В Москве прошел XXXII Российский национальный конгресс «Человек и лекарство» для специалистов здравоохранения. Исследование Анны Абрамовой, аспиранта кафедры общей клинической фармакологии РУДН, отмечено дипломом победителя. Анна изучала тему «Роль олокизумаба в снижении воспаления и смертности у пациентов с COVID-19.

Наука
18 июня
Медики РУДН стали участниками и призерами проекта «Сообщество молодых ученых Медскан»

Студенты медицинского института РУДН участвовали в научно-образовательной программе «Сообщество молодых ученых» клиники Hadassah Medical Moscow.

Наука
17 июня
ЦУР – стратегический ориентир для ученых РУДН

В мастерской управления «Сенеж» завершился четвертый модуль программы развития кадрового управленческого резерва в области науки, технологий и высшего образования. Единственный участник от РУДН — Александр Леонидович Чупин, кандидат экономических наук, заместитель декана по научной работе экономического факультета. Основная цель программы — обучение управленческим навыкам молодых ученых, которые уже добились значительных успехов в научной и образовательной деятельности.