Челябинские ученые создали нанокристаллы циркония с помощью СВЧ и ультрафиолета
Учёные Южно-Уральского государственного университета воздействовали ультрафиолетовым и сверхвысокочастотным излучением на нанокристаллы диоксида циркония непосредственно в процессе их формирования, добившись изменения структуры материала. При медленном гидролизе ультрафиолет придавал кристаллам округлую форму, а СВЧ-облучение приводило к появлению выраженных граней.
Специалисты Южно-Уральского государственного университета разработали методику получения нанокристаллов диоксида циркония, основанную на воздействии ультрафиолетового и сверхвысокочастотного излучения. Итоги проведённых экспериментов представлены в научной периодике.
Материал находит применение в авиастроении, электронике и ряде других технических областей благодаря высокой прочности, химической инертности и термостойкости. Однако для решения отдельных задач требуется не просто создать прочное вещество, а заранее сформировать нужную кристаллическую структуру. Как правило, этого добиваются путём интенсивного внешнего воздействия. Челябинские учёные пошли иным путём.
Авторами исследования выступили заведующий кафедрой экологии и химической технологии ЮУрГУ Вячеслав Авдин, а также Дмитрий Жеребцов, Алена Куваева и Даниил Учаев.
В ходе работы применялось излучение сравнительно невысокой мощности — от 15 до 30 ватт. СВЧ-сигнал при этом отличался хаотическим изменением амплитуды и частоты, что делало его похожим на солнечное излучение. Необходимую для опытов аппаратуру создали в самом университете: СВЧ-устройство сконструировали Станислав Даровских и Игорь Прокопов, а установку для ультрафиолетового облучения — Вячеслав Авдин.
Воздействие на материал осуществлялось непосредственно в процессе формирования нанокристаллов. Самые примечательные результаты были зафиксированы при медленном гидролизе, длившемся 24 часа. Частицы размером порядка четырёх нанометров соединялись в более крупные образования — сначала около 16 нанометров, затем до 100 нанометров. Под влиянием ультрафиолета кристаллы приобретали округлую форму, тогда как СВЧ-облучение приводило к появлению выраженных граней. Без внешнего воздействия подобная огранка не возникала.
Полученные структуры в перспективе могут быть востребованы при создании высокочувствительных датчиков, адсорбентов и составов, замедляющих разрушение пластмасс. Материалы исследования увидели свет в «Журнале структурной химии» и англоязычном издании Springer.