Коллективу учёных химического факультета и факультета наук о материалах МГУ совместно с УдмФИЦ УРО РАН и Европейским центром синхротронного излучения удалось повысить селективность протонообменной мембраны на основе оксида графена с помощью электрохимического восстановления данного материала. Предложенный подход поможет создать углеродные мембраны с улучшенными характеристиками по сравнению с полимерными образцами для применения в топливных элементах и электролизёрах. Результаты исследования поддержаны грантом Российского научного фонда и опубликованы в журнале Carbon.

Оксид графена – слоистый двумерный материал на основе углерода и кислородных групп. Контролируя соотношение атомов углерода и кислорода в оксиде графена с помощью физических, химических или электрохимических методов, учёные могут управлять его структурой и транспортными свойствами. С помощью подбора потенциала, электролита и времени восстановления удаётся управлять составом и структурой материала наиболее точно, поэтому лучше всего использовать электрохимические методы.

Физики из Калифорнийского университета в Беркли и Стэнфордского университета смогли записать электрическую активность бьющегося сердца при помощи листа графена. Преимущество графена состоит в том, что, в отличие от электродов, которые измеряют напряжение только в одной точке, он измеряет электрическую активность всей исследуемой ткани.

Учёные сообщили, что они обнаружили необычное свойство графена, которое означает, что он может стать «чистым и безграничным» источником энергии в будущем.

Учёные из Университета Арканзаса изучали движение графена, состоящего из одного слоя атомов углерода, который был впервые обнаружен в 2004 году.

Графен является двухмерным материалом, которого не должно существовать. Но благодаря лазейке, а именно, что атомы углерода, из которых состоит графен, колеблются, он может существовать. Это известно как броуновское движение.

Компания Bayer (Германия 2007) запустила реактор мощностью 200 т/год многостенных углеродных трубок, но им пришлось ограничить производство. Многостенные трубки не нашли ожидаемого сбыта, они делались из графита, а не из графена, одного атомного слоя углерода.

Русский автор патента Graphetron Михаил Предтеченский придумал ключевую фразу: «Любым способом создается движущаяся в потоке углеводородного газа частица и на ней растет одностенная трубка». Если в технологии так, то этот патент, если нет, то другой. После этого в патенте можно ничего не называть и не раскрывать. В феврале 2010-го Юрий Коропачинский вместе с Олегом Кирилловым, Юрием Зельвенским и Михаилом Предтеченским создали компанию OCSiAl. Увидеть генератор Graphetron нельзя, он как камень Кааба закрыт занавесом. На сегодняшний момент OCSiAl (с Graphetron) единственный в мире промышленных масштабах производитель одностенных (однослойных) графеновых трубок (SWCNT).  Стремительно расширяются и области применения графеновых нанотрубок.

Для понимания свойств материальных тел на наномасштабном (от 1 до 100 нанометров) уровне необходимо иметь представление о соответствующих их свойствах на макроскопическом и мезоскопическом уровнях. Приставка нано – означает одну миллиардную (10^–9) чего-либо, например, метра. Законы термодинамики в нашем мире играют ведущую роль, и она остается справедливой (сохраняется) для тел с нано размерностью, хотя свойства веществ при измельчении претерпевают существенные изменения.

Я не буду здесь говорить о физических законах термодинамики, а приведу лишь теорему Гинзберга – пародию на законы термодинамики, что должно привести читателя к сопоставлениям.

0. Есть игра. (следствие нулевого закона термодинамики)
1. Вы не можете выиграть. (следствие первого закона термодинамики)
2. Вы не можете выйти в безубыток. (следствие второго закона термодинамики)
3. Вы даже не можете выйти из игры. (следствие третьего закона термодинамики)

Понятно, что исчерпывающее изложение вопроса в ограниченной по объему статье невозможно, но как ознакомительный ввод в проблему эта работа предлагается читателям

Цель публикации в первую очередь образовательная, познавательная, популяризация науки, а также стремление привлечь в ряды исследователей, в науку приток новых молодых умов, вызвать в таких умах стремление к поиску ответов на возникающие вопросы. Масштабность темы требует ввести разумные ограничения.

В предлагаемой вниманию читателей работе сосредоточимся на изложении вопросов образования (синтеза, создания) наноматериалов подходом («снизу‑вверх»), т. е. на сборке, самосборке и катализе. В макромире аналогичная задача синтеза изделий также решается при использовании подходов «снизу‑вверх» и часто «сверху‑вниз», но методы совершенно другие, которые перенести в наномир по ряду принципиальных причин не удается. Тем не менее, и в этой области специалисты не стоят на месте и находят со временем более совершенные решения. Имеются ввиду в первую очередь возможности 3D‑печати. Печать выполняется на подложке (англ. carrier или support), которая является инертным или малоактивным материалом, служащим для стабилизации на его поверхности частиц активной каталитической фазы.

Новинки в макромире интересны, но о них упомянем очень кратко на основе публикаций в печати. Главное внимание уделим наноснтезу наноматериалов. Важной стороной производства является масштабность и применимость в интересах хозяйственных отраслей.

Цель публикации в первую очередь образовательная, познавательная, популяризация науки, а также стремление привлечь в ряды исследователей, в науку приток новых молодых умов, вызвать в таких умах стремление к поиску ответов на возникающие вопросы. Масштабность темы требует ввести разумные ограничения.

Ранее я рассматривал в этом блоге возможные варианты завершения или продолжения закона Мура. Эта тема активно обсуждается на Хабре и за его пределами. В частности, уважаемый Юрий Парфёнов @YuriParfenov опубликовал статью о законе Хуанга, который точнее, чем закон Мура, описывает развитие аппаратного обеспечения. Уважаемый Валерий Истишев @istishev в одной из статей 2021 года подробно описал, с какими нюансами закон Мура продолжает работать сегодня. Наиболее очевидный способ компенсировать замедление закона Мура — распараллелить вычисления, о чём, в частности, рассказывает уважаемый Александр Якубович @ragequit в этой статье. Но вместе с потребностью в увеличении вычислительных мощностей растёт и потребность в компактных хранилищах данных, обладающих высокой доступностью. Ниже мы рассмотрим, как в таком качестве могут помочь одноатомные магниты, и как сравнительно недавно научились их создавать.

• вытравливаемый на тканях лазерно-индуцированный графен (laser-inscribed graphene, LIG);
• вплетаемые в ткань металлические нити;
• вышивание металлическими нитями;
• трафаретная печать по ткани чернилами на основе металла и графена.

Мне давно хотелось посвятить одну из статей такой теме, которая при поверхностном ознакомлении напоминает об «игнобелевской премии», но на самом деле обладает большим практическим потенциалом, в том числе, в промышленных масштабах. И вот такая тема нашлась. В моем блоге я не раз обращался к бионике и даже (немного) к биоинформатике, но сегодня тема будет по-настоящему экстравагантной.

Уже поставлены первые удачные опыты по производству сверхпрочной паутины с включением графена и нанотрубок. Для этого достаточно поить пауков водой с содержанием графена. Этот опыт в 2015 году провела группа ученых под руководством Николы Пуньо (Nicola Pugno) в университете итальянского города Тренто. Графен и нанотрубки включаются в состав паутины, и такие паучьи нити получаются как минимум впятеро прочнее обычных. Они даже выдерживают вес взрослого человека. Опыт был поставлен в 2015 году, о чем даже была новость на Хабре – на чем тема и показалась исчерпанной (пошутили про хоббитов и Унголианту). На самом же деле, работа Пуньо заострила внимание на том, что паутина, а также нити шелкопрядов демонстрируют более широкое свойство метаболизма членистоногих: их ткани легко интегрируются с металлами и даже полупроводниками, что позволяет разрабатывать совершенно новые материалы и датчики. Далее я расскажу, какие достижения в этой области бионики получены к настоящему времени.

Больше четверти населения Земли — свыше 2 млрд человек — лишены полноценного доступа к питьевой воде, по оценкам ООН. И недостаток в пресной воде только возрастает. Однако новые технологии могут его восполнить.

Среди них — уникальная разработка российских ученых для очистки не только воды, но и воздуха от органических загрязнений — композитный сорбент на основе оксида графена. Новейший материал создали ученые Центра Национальной технологической инициативы (НТИ) «Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества» МГТУ им. Н.Э. Баумана, в консорциуме которого 17 компаний, в числе которых Институт проблем химической физики РАН (ИПХФ РАН). Сегодня они продолжают оптимизировать состав и структуру сорбента.