Исследования сотрудников Института – на страницах "Наука в Сибири" и других СМИ.

"На поверхности двухслойных углеродных нанотрубок химики протравливают дырки, которые повышают чувствительность сенсора к воде. Результаты работы опубликованы в журнале Carbon"
 
Датчики влажности устанавливают в самых разных помещениях, для которых критично содержание молекул воды в воздухе, например, в чистых высокотехнологических производствах, в музеях, в медицинских учреждениях и даже в овощехранилищах.
 
Идея использовать в качестве сенсоров углеродные нанотрубки не новая, она логически следует из их свойств — такая поверхность хорошо поглощает различные вещества. На этом основан принцип действия большой группы датчиков, которые называются сорбционными: нанотрубка забирает или отдает электрон адсорбирующейся на ней молекуле, в результате электрические свойства поверхности меняются, и сигнал от этих изменений можно зарегистрировать.
 
В то же время поверхность наотрубки бездефектная, поэтому ее взаимодействие с молекулами выражено недостаточно сильно. В Институте неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН модифицируют нанотрубки, помещая их в горячую смесь серной и азотной кислот. В результате в верхнем слое образуются отверстия, которые увеличивают чувствительность материала более чем на порядок. 
 
Виталий Сысоев за экспериментальной установкой для измерения сенсорного отклика
   Виталий Сысоев за экспериментальной установкой для измерения сенсорного отклика
 
«Технологию разработали в лаборатории физикохимии наноматериалов и сначала апробировали на графене, — рассказывает научный сотрудник ИНХ СО РАН кандидат химических наук Виталий Игоревич Сысоев. — Способ простой, недорогой и одновременно эффективный. Нужный результат можно получить в лабораторных условиях в колбе с помощью стандартных реагентов».
 
Химики работают с двухслойными углеродными нанотрубками, которые синтезируют в лаборатории CIRIMAT в университете Тулузы (Франция). Если делать дырки в однослойных трубках, это может существенно ухудшить их электропроводимость, что скажется на показаниях сенсора. На трубки из большого количества слоев модификация не повлияет в достаточной мере. В двухслойных же нанотрубках можно модифицировать внешний слой, оставив внутренний нетронутым и сохранив его электрические свойства.
 
Сенсоры для датчиков влажности на подложках
   Сенсоры для датчиков влажности на подложках
 
Сибирские ученые добились хорошей воспроизводимости показаний сенсора при периодическом воздействии влажного воздуха. После того как на материал попадает вода, его продувают сухим воздухом, чтобы убрать молекулы и заново начать процесс регистрации влажности. Однако сделать это без дополнительных изменений было сложно: в результате травления поверхности нанотрубок на ней остаются кислородсодержащие группы, которые удерживают воду, что снижает воспроизводимость измерений. «Мы заменили данные группы на галогены, которые более слабо связываются с молекулами воды, — рассказывает Виталий Сысоев. — Поэтому когда мы продуваем поверхность сенсора сухим воздухом, она возвращается в исходное состояние».
 

В журнале Inorganic Chemistry (ИФ  4.85) опубликована статья с участием сотрудников Института  Васильченко Д.Б., Топчиян П.А., Бердюгина С.Н., Филатова Е.Ю., Ткачева С.В., Байдиной И.А., Комарова В.Ю.

"Tetraalkylammonium Salts of Platinum Nitrato Complexes: Isolation, Structure, and Relevance to the Preparation of PtOx/CeO2 Catalysts for Low-Temperature CO Oxidation" Vasilchenko D., Topchiyan P., Berdyugin S., Filatov E., Tkachev S., Baidina I., Komarov V., Slavinskaya E., Stadnichenko A. and Gerasimov E. // Inorg. Chem. 2019, 58, № 5, 6075–6087. DOI: 10.1021/acs.inorgchem.9b00370  Посмотреть статью 

ИНХ СО РАН CO Oxidation

Высокая лабильность биядерного комплексного аниона [Pt2(µ-OH)2(NO3)8]2– позволяет использовать его для закрепления на поверхности оксидных носителей ионных форм платины, являющихся эффективными центрами каталитического окисления  угарного газа

В журнале Inorganic Chemistry Frontiers (ИФ 5.106) опубликована статья с участием сотрудников Института Литвиновой Ю.М., Гайфулина Я.М., Самсоненко Д.Г., Миронова Ю.В.

"Metal–organic frameworks based on polynuclear lanthanide complexes and octahedral rhenium clusters" Litvinova Y.M., Gayfulin Y.M., van Leusen J., Samsonenko D.G., Lazarenko V.A., Zubavichus Y.V., Kögerler P., Mironov Y.V. // Inorg. Chem. Front. 2019, № 6, P. 1518-1526. DOI: 10.1039/C9QI00339H  Посмотреть статью 

ИНХ СО РАН octahedral rhenium clusters

Серия координационных полимеров, состоящих из тетраэдрических комплексов лантанидов, октаэдрических кластерных анионов [Re6S8(CN)6]4– и изоникотинатных мостиковых лигандов, иллюстрирует структурообразующую роль кластеров рения

Исследования сотрудников Института – на сайте Российского научного фонда, на страницах "Наука в Сибири" и других СМИ.

"В Институте неорганической химии им. А. В. Николаева СО РАН разработан новый метод создания усовершенствованных электродов для кардиостимуляторов и диагностического оборудования. Он основан на нанесении функциональных покрытий из платиновых металлов на дешевый и технологичный носитель путем химического осаждения из газовой фазы. Новая разработка позволяет улучшить ряд характеристик электродов и снизить расход благородного металла."

Электроды являются одними из ключевых деталей ряда устройств для выявления аритмии и поддержания жизни при этом заболевании. Они вводятся в различные участки сердца и доставляют электрические импульсы непосредственно к мышцам в процессе определения собственного ритма сердцебиения пациента (при диагностике) или сообщения сердцу правильного ритма (при лечении).

Ученые улучшили способность электродов принимать сигнал, повысили их чувствительность и износостойкость, а также нарастили площадь поверхности контакта, соприкасающегося с мышцей, чтобы увеличить количество заряда, которое прибор может передать сердцу, не повредив ткань. Для этого исследователи из ИНХ СО РАН видоизменили поверхность наконечника электрода путем образования на ней специального покрытия с помощью метода химического осаждения из паров металлорганических соединений (MOCVD). В качестве материалов осаждения были выбраны платина и иридий, потому что эти металлы биосовместимы, слабо подвержены коррозии, но при этом по своим электрохимическим характеристикам подходят для электродов и активно используются в коммерческих устройствах.

«Хотя метод MOCVD — один из самых высокотехнологичных, его суть проста: сначала мы нагреваем и переводим в газовую фазу летучее соединение, содержащее металл, который необходимо нанести на электрод. Потом доставляем пары до поверхности проводника, где под воздействием высокой температуры и газа-реагента летучий комплекс металла разлагается и формирует необходимое покрытие. Получается некий круговорот металла, однако с использованием такого подхода можно формировать равномерные покрытия нужного состава и строения на изделиях практически любой формы, — а наконечники электродов как раз отличаются относительно сложной геометрией (микроразмерные полусферы или цилиндры). Таким образом, кроме прочего, мы минимизируем расход благородного металла: теперь электрод можно не изготавливать из чистой платины, а только покрыть ей поверхность контактов», — объясняет кандидат химических наук Светлана Игоревна Доровских.

В рамках проекта исследователи разрабатывают процессы осаждения платиновых покрытий на контакты электродов: нужно определить условия получения покрытий с такой микроструктурой, чтобы устройство функционировало максимально эффективно. Для увеличения емкости электрода необходимо сделать площадь рабочей поверхности максимальной, что и достигается путем формирования специальной морфологии — фракталоподобной (по типу цветной капусты).

«Мы работаем совместно с московской компанией ООО “Элестим-кардио” — это ведущий производитель кардиостимуляторов в России. Именно она является заказчиком нашего исследования — отечественных аналогов диагностических электродов пока нет», — поясняет Светлана Игоревна.

У ИНХ СО РАН и «Элестим-кардио» уже есть успешный опыт сотрудничества: в рамках федеральной целевой программы они совместно работали над покрытиями электродов для кардиостимуляторов. Тогда были получены образцы, равные или превосходящие по качеству импортные аналоги. Была подтверждена стабильность и долговечность работы электродов: кардиостимулятор с этими элементами успешно прошел тестовые испытания на 315 млн импульсов (10 лет работы). Разработанную учеными технологию планируют внедрять в производство, и сейчас оптимизируют исследовательскую установку под промышленные нужды.

В перспективе исследователи ИНХ СО РАН планируют найти эффективные условия для осаждения платины на гибкие проводники из полимеров — элементы приборов нового поколения.

Проект «Химические газофазные процессы формирования платиносодержащих покрытий на деталях медицинских изделий» поддержан грантом Российского научного фонда № 18-73-00052.

Студентка ГИ НГУ Екатерина Глухова

 

Новости Сибирской науки
29/05/2019
Сибирские ученые усовершенствовали электроды для кардиостимуляции и диагностики аритмии
Наука в Сибири (sbras.info), 29/05/2019
Сибирские ученые усовершенствовали электроды для кардиостимуляции и диагностики аритмии
Российский научный фонд (rscf.ru), 29/05/2019
Сибирские ученые усовершенствовали электроды для кардиостимуляции и диагностики аритмии
Российский научный фонд (рнф.рф), 29/05/2019
Новосибирские ученые усовершенствовали электроды для кардиостимуляторов
Новосибирские новости (nscn.ru), 29/05/2019
В Сибири нашли способ снизить стоимость кардиостимуляторов
Rosinvest.com, 29/05/2019
В Сибири нашли способ снизить стоимость кардиостимуляторов: Яндекс.Новости
Яндекс.Новости (news.yandex.ru), 29/05/2019
В Сибири нашли способ снизить стоимость кардиостимуляторов
Pcnews.ru, 29/05/2019
В Сибири нашли способ снизить стоимость кардиостимуляторов
Новости для гиков (supreme2.ru), 30/05/2019
"В Сибири нашли способ снизить стоимость кардиостимуляторов"
Ivest.kz, 30/05/2019
Новосибирские ученые покрыли кардиостимуляторы иридием и платиной
Официальный сайт г. Новосибирск (nsknews.info), 13/06/2019