• USD 73.23
  • EUR 86.17 +0.27
  • BRENT 45.07 +1.00%

Физики «просветили» перспективный материал для атомной промышленности

Фото: twitter.com

Технологии долговременного хранения отходов ядерного топлива и многие другие задачи промышленности, ядерной медицины, сегодня требуют разработки и создания новых функциональных материалов.

В Центре коллективного пользования «Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения» (ЦКП СЦСТИ) Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН при помощи метода EXAFS спектроскопии были проведены исследования образцов новых металл-углеродных нанокомпозитов, разработанных в Петербургском институте ядерной физики (ПИЯФ) им. Б.П. Константинова НИЦ «Курчатовский институт».

Как отмечают ученые, перспективными являются наноуглеродные структуры (фуллерены, углеродные нанотрубки и другие формы углерода). Их свойства — термостойкость, электрическая проводимость, теплопроводность, прочность — можно усилить при помощи внедрения металлов. Ключевой принцип изоляции радиоактивных отходов — наличие нескольких барьеров, сдерживающих распространение радионуклидов в окружающей среде. Один из способов первичной иммобилизации радиоактивных отходов — использование матриц металл-углеродных нанокомпозитов.

«Углерод химически инертен, способен выдерживать высокие температуры, его изотопы — С12 и С13 — имеют низкое сечение захвата нейтронов, — пояснил научный сотрудник „Курчатовского института“, кандидат физико-математических наук Виктор Байрамуков. -Тесты на химическую, термическую и радиационную устойчивость пиролизатов, синтезированных из фракционированных высокоактивных отходов, показали результаты сопоставимые, а по химической устойчивости — превосходящие используемые в промышленности боросиликатные и фосфатные стекла. Также данные материалы могут найти применение в ядерной медицине — в качестве контрастирующих агентов».

Существуют различные традиционные способы создания металл-углеродных нанокомпозитов, то есть введения в углеродную матрицу атомов различных металлов. Специалисты «Курчатовского института разрабатывают собственную технологию, основанную на пиролизе (термическом разложении в бескислородной среде) соединений-предшественников (прекурсоров) молекул дифталоцианинов металлов и последующем их пиролизе. В качестве прекурсоров используются металлорганические соединения. Первые эксперименты были выполнены на системе металла иттрия и углерода.

Исследования локальной структуры образцов проводились методом EXAFS (Extended X-ray Absorption Fine Structure) спектроскопии.

«При помощи EXAFS спектроскопии мы исследовали образцы, приготовленные коллегами из НИЦ „Курчатовский институт“ в разных технологических условиях, — добавил научный сотрудник ФИЦ „Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН“, сотрудник ЦКП СЦСТИ кандидат химических наук Владимир Кривенцов. — Мы увидели, что в зависимости от температуры пиролиза иттрий может существовать (стабилизироваться) в различных формах — в виде атомарно-диспергированного иттрия, иттриевых кластеров и наночастиц. Наличие различных форм и их соотношение обуславливает свойства синтезированного нанокомпозита. Также мы обнаружили короткие прочные связи металл-углерод, которые жестко фиксируют иттрий в углеродной матрице».

Результаты EXAFS спектроскопии подтверждают данные, полученные специалистами ПИЯФ методами просвечивающей электронной и атомно-силовой микроскопии, малоуглового рассеяния нейтронов, рентгеновской дифракции, и дополняют знания об изучаемых системах уникальными сведениями. Например, о локальной структуре образцов, то есть параметрах ближнего окружения атомов.

Такую информацию каким-либо другим методом получить невозможно. По словам Владимира Кривенцова, подобные системы всегда изучаются комплексом физико-химических методов, потому что для научного исследования важна полнота и достоверность, а возможности методов, и, следовательно, получаемая информация, могут значительно различаться. Например, дифракция не «видит» маленькие кластеры, потому что они рентгеноаморфны, а EXAFS спектроскопия «видит». Однако на хорошо окристаллизованных многофазных системах дифракция позволяет достоверно определить все фазы, что не всегда возможно для EXAFS.

«Метод EXAFS спектроскопии является оригинальным методом исследования наноразмерных материалов от 1 нм и выше вне зависимости от их фазового состояния (твердого, жидкого, газообразного) и наличия или отсутствия упорядоченной структуры, — сообщил заведующий сектором ИЯФ СО РАН, кандидат физико-математических наук Константин Золотарев. — Поскольку при этом селективно выделяются данные только для одного химического элемента, метод позволяет изучать сложные системы, содержащие несколько химических элементов, и определять поочередно структуру локального окружения селективно выбранных атомов исследуемой системы. В России пользовательские станции, где реализован метод EXAFS спектроскопии, находятся только в ИЯФ СО РАН и НИЦ „Курчатовский институт“».
Постоянный адрес новости: eadaily.com/ru/news/2019/11/03/fiziki-prosvetili-perspektivnyy-material-dlya-atomnoy-promyshlennosti
Опубликовано 3 ноября 2019 в 01:31
Наука в Сибири
Добавьте EAD в свои источники:Яндекс-Новости Google News
Все новости
Загрузить ещё
Опрос
Верите ли Вы, что на выборах президента Белоруссии не было нарушений?
Результаты опросов
Одноклассники
ТОП-10
  • Сутки
  • Неделя
  • Месяц
  1. Российский катер подошел к Бердянску, игнорируя украинские протесты 35773
  2. После жестоких разгонов демонстраций силовиков вывели из Минска 19408
  3. Силовиков вывели из Минска: события ночи 12 августа — EADaily 14331
  4. Попова: В России началась циркуляция гриппа 12076
  5. Лукашенко в тупике, Москва снова переиграла Минск — интервью с экспертом 11930
  6. «Нафтогаз» сорвал проект превращения Украины в хаб для СПГ из США 11462
  7. В Минске нашли автобус из России с амуницией для подготовки беспорядков 10491
  8. Без приключений Литве скучно — она занялась взращиванием своего могильщика 9173
  9. Лукашенко теперь должен признать Крым и прекратить пиратство — мнение 8597
  10. Минск не успокаивается: события ночи 11 августа — EADaily 6544
  1. Мир предупредили о катастрофе страшнее Covid-19: события ночи 7 августа 322972
  2. Лукашенко в тупике, Москва снова переиграла Минск — интервью с экспертом 249421
  3. Выборы в Белоруссии — 9 августа точка поставлена не будет 102678
  4. Лукашенко и Путин играют пьесу в четыре руки, но один из них этого не знает 92975
  5. Стало известно отношение младшего сына Лукашенко к власти 70034
  6. Осенью коронавирус будет поражать самых «сознательных» граждан — эксперт 64556
  7. Гейтс предупредил мир о катастрофе, которая будет хуже коронавируса 61462
  8. Умер военный преступник Андрей Гергерт, главарь «Правого сектора» 57308
  9. Из прибывшей на Донбасс бригады ВСУ разбежалась половина личного состава 55817
  10. Цена Белоруссии: или мы окружаем Украину, или Украина окружает нас 41525
  1. От Харькова до Львова: Зеленский в трех днях от Большой гражданской войны 397296
  2. Мир предупредили о катастрофе страшнее Covid-19: события ночи 7 августа 322972
  3. Лукашенко в тупике, Москва снова переиграла Минск — интервью с экспертом 249421
  4. CNBC: Пока США заняты Китаем, главный сюрприз Западу сделает Путин 177626
  5. Рекордную закупку КНР сравнили с «русским зерновым ограблением» США в 70-х 172445
  6. Алиев: Кричали тысячи, а обратились в военкоматы только полторы сотни 154926
  7. Кадыров и его 14 детей ответили Помпео: «Мы принимаем бой» 154748
  8. В ВОЗ считают, что «загадочная казахская пневмония» — это все же Covid-19 150670
  9. Израиль хочет строить в Чечне центры для беженцев из Африки 132753
  10. Умер военный преступник Андрей Гергерт, главарь «Правого сектора» 121825