- Details
Третьекурсник Михаил Жежера помогает разрабатывать технологию очистки важного соединения меди. Химией увлечён со школы. И теперь уже не только перенимает опыт учёных, но и сам пробует создавать новые материалы.
«Я сталкиваюсь с грандиозными задачами. И мне очень нравится с ними справляться. Мне очень приятно, что то, что я делаю, в дальнейшем может использоваться в реальной жизни»,- рассказал Михаил Жежера.
Профиль молодёжной лаборатории – микроэлектроника. Современные техпроцессы производства чипов, плат основаны на тонкплёночных технологиях. А поэтому отечественным предприятиям нужны эффективные исходные соединения, из которых получаются такие плёнки. Это специальные химические вещества, которые должны обладать уникальными свойствами, например, быть летучими, а также обладать высокой чистотой.
В России практически нет технологий их получения. Молодые учёные эти разработки развивают.
Полностью отечественная технология позволит в перспективе более динамично развиваться рынку российской микроэлектроники. Разработку уже оценивают партнёры лаборатории – завод в Подмосковье. Первые отзывы на результаты своей работы новосибирцы уже получили.
«Если сравнивать с зарубежными аналогами, то наши прекурсоры высокочистые. Стоят примерно в 10 раз дешевле, чем иностранные. И это даже не учитывая стоимость поставки в Россию», – отметил старший научный сотрудник Института неорганической химии СО РАН Игорь Ильин.
Новосибирские учёные готовы взяться за целую линейку высокочистых веществ для прогрессивного производства микроэлектроники. Созданная ими технология это позволяет. Не исключено, что идеи Академгородка совсем скоро найдут применение на заводах страны. И новосибирцы даже знают, что и как для этого нужно делать.
- Details
В журнале Sensors and Actuators A: Physical (ИФ 4,9) опубликована статья с участием сотрудников Института Кузнецова В.А., Гапича Д.И., Кумарбаева Р.С., Федорова А.А., Побеленской Д.В. и Макотченко В.Г.
“Chitosan-based film composites as tunable strain sensors", Kuznetsov V.A., Gapich D.I., Larichkin A.Yu., Buinov A.S., Kumarbaev R.S., Fedorov A.A., Pobelenskaya D.V., Makotchenko V.G., Byalik A.D., Kholkhoev B.Ch., Burdukovskii V.F. // Sensors and Actuators A: Physical, 2025, 388, P. 116502. DOI: 10.1016/j.sna.2025.116502. Посмотреть статью
Слева – фотография пленки композита на основе полимерной матрицы хитозана с малослойным графеном.
Справа – образец композита для исследования изменения электросопротивления при растяжении.
- Details
Газовый гидрат, полученный из раствора гуминовых кислот
«Гидратная технология может использоваться при разделении газов. Например, возьмем природный газ, содержащий небольшую долю редкого и дорогого гелия (такой состав встречается, скажем, на Ковыктинском месторождении). Поскольку основной компонент природного газа — метан, его можно превратить в гидрат, тогда значительная часть метана перейдет в твердую форму, а газовая фаза обогатится гелием. То есть получается гелиевый концентрат — смесь с бо́льшим содержанием гелия, чем в исходном газе. Извлекать чистое вещество при такой концентрации становится гораздо проще и дешевле, чем непосредственно из исходного природного газа. Эта технология позволяет эффективно выделять газы даже при небольших концентрациях, упрощая и ускоряя процессы переработки природных ресурсов», — рассказывает заведующий лабораторией клатратных соединений ИНХ СО РАН доктор химических наук Андрей Юрьевич Манаков.
В большинстве случаев газовые гидраты образуются при взаимодействии воды и газа. Если в реактор залить чистую воду и создать необходимое давление газа, то на поверхности контакта газа и воды вырастает плотная пленка гидрата, изолирующая их друг от друга. Процесс останавливается, в гидрат при этом переходит только небольшая часть воды. Приходится использовать мешалки, барботирование (процесс пропускания газа через жидкость мелкими пузырьками для улучшения перемешивания и контакта фаз) и другие, обычные для химической технологии, уловки. Это сложно технически и энергозатратно. Плюс к этому возникают дополнительные осложнения, вроде налипания гидрата на мешалку и стенки реактора, блокирования мешалки.
Однако есть и другой вариант решения проблемы: в воду заранее добавляется специальное вещество-катализатор. Благодаря ему гидрат образуется в виде рыхлой массы, обеспечивающей большую и непрерывно обновляющуюся поверхность контакта газа с водой. За счёт этого удается достичь почти полного превращения воды в гидрат. Авторы работы рассмотрели один из возможных вариантов таких каталитических добавок — гуминовые кислоты.
«В качестве катализаторов уже исследовано много веществ. Мы взялись за гуминовые кислоты, потому что были обоснованные предположения о возможности их влияния на образование гидрата и опыт работы с ними. Гуминовые кислоты достаточно дешевые, поскольку находятся в составе почв, торфов и углей, из которых они легко экстрагируются. К тому же они экологичны», — отметил Андрей Манаков.
Автоклав для изучения процессов образования газовых гидратов
Использованные в работе гуминовые кислоты экстрагировали слабыми растворами щелочей из мехактивированного (обработанного механическим способом) бурого угля. Полученные растворы применили для получения гидрата метана. Ученые использовали автоклавы собственной разработки. Они оборудованы окнами для визуального наблюдения за образованием гидрата. Это позволило более глубоко понять механизм процесса. Кроме растворов гуминовых кислот, для сравнения проводили аналогичные эксперименты с чистой водой и раствором додецилсульфата натрия (SDS) — широко применяемого поверхностно-активного вещества, которое одновременно наиболее изучено и эффективно как катализатор образования гидратов. Хуже всего гидрат образовывался из чистой воды — за сутки прореагировало менее 5 %. Ожидаемо хороший результат показал SDS — более 90 % прореагировавшей воды за час. Гуминовые кислоты показали сравнимую эффективность — около 80 %. Несмотря на несколько меньшую эффективность относительно SDS, гуминовые кислоты имеют несколько преимуществ: они безвредны для окружающей среды и легкодоступны, так как присутствуют в природе повсеместно.
«Использовать SDS для ускорения образования гидратов впервые предложила тюменская группа исследователей около 30 лет назад. Было обнаружено, что его добавки изменяют форму роста гидратов: вместо обычной изолирующей пленки появляются объемные структуры, существенно повышающие долю воды, превращающейся в гидрат. Рост интереса к гидратным технологиям привел ученых к поиску новых веществ, обладающих подобной активностью. Сейчас становится понятным, что более или менее эффективными могут оказаться самые разнообразные по своей природе добавки. Интересный и курьезный пример — китайская группа исследователей, успешно использовавшая заваренный зеленый чай для выращивания гидратов. Можно надеяться, что в будущем удастся разработать практичные и экономически выгодные гидратные технологии на основе эффективных каталитических добавок», — прокомментировал ученый.
Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования в рамках Десятилетия науки и технологий.
Ирина Баранова, “Наука в Сибири”
Фото автора и предоставлено исследователями
Dmitry Strukov, Alexey Sagidullin, Sergey Kartopol’cev, Tatyana Rodionova, Andrey Manakov.
Investigation of the kinetic Promoting effect of humic acids on the formation of methane hydrate
Chemical Engineering Science, Volume 309, 1 May 2025, 121477.
- Details
В журнале Inorganic Chemistry (ИФ 4,7) опубликована статья с участием сотрудников Института Павлова Д.И., Рядуна А.А., Коваленко К.А., Потапова А.С. и Федина В.П.
“Microporous Eu-MOF with Short 1,2,5-Thiadiazole-3,4-dicarboxylate Linkers: Luminescence Sensing of Nitrofuran Antibiotics and Gas Adsorption Performance” Yu X., Pavlov D.I., Ryadun A.A., Kovalenko K.A., Potapov A.S., Fedin V.P. // Inorganic Chemistry. 2025. V.64. N12. P.6356–6364. DOI: 10.1021/acs.inorgchem.5c00353. Посмотреть статью
Металл-органический каркас на основе ионов европия проявляет отклик люминесценции в виде тушения в присутствии нитрофурановых антибиотиков в воде, а также селективно сорбирует ацетилен из смеси с метаном
© ИНХ СО РАН 1998 – 2025 г.