Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году


Автор: norAdmin


Оценка свойств нанокомпозита фукоидан/Fe3O4 как транспортного агента ковалентно связанного молекулярного груза

В.Е. Супрунчук
ФГAОУ ВО «СевероКавказский федеральный университет»

Аннотация: Магнитоуправляемый транспорт лекарственных веществ с целенаправленным высвобождением молекулярного груза способствует расширению возможностей клинической терапии. В работе исследуется возможность создания наночастиц, на основе фукоидана модифицированного магнетитом, для биомедицинских целей. Изучена возможность иммобилизации модельного фибринолитического фермента с помощью сшивающего агента. Максимальная загрузка фермента составляет 2,06±0,09% масс. Размер частиц с иммобилизованной альтеплазой по данным сканирующей электронной микроскопии составил 94,4±24,3 нм, гидродинамический диаметр – 370 нм, дзета-потенциал – -1,66±0,06 мВ. Намагниченность насыщения образца составляет 6 Гс·см3/г. Для пониманиямеханизмов высвобождения молекулярного груза проведены исследования с использованием различных моделей: нулевой порядок, модель Вейбулла, уравнение Хилла, модель Хигучи, модель Корсмейер-Пеппаса. Использование математического моделирования показало, что наилучшей моделью для описания этого процесса является кинетическое уравнение Корсмейер-Пеппаса (r2 = 0,97), а процесс высвобождения контролируется диффузией Фика. Полученный биокомпозитный материал является перспективным кандидатом в качестве наноносителя для ферментативного агента.
Ключевые слова: фукоидан, магнетит, магнитные наночастицы, таргетинг, адресная доставка, альтеплаза, кинетика выпуска, переменное магнитное поле

Механизм изменения наноструктуры пленок смешанных оксидов молибдена-ванадия в процессе твердофазной фотополимеризации

Т.В. Свиридова, З.А. Якубовская, В.Б. Оджаев, Д.В. Свиридов
Белорусский государственный университе

Аннотация: В работе приведены результаты изучения характера изменения топологии поверхности в результате фотостимулированной полимеризации фоторезистных слоев на основе высших оксидов – неорганических полимеров. С использованием атомносиловой микроскопии выполнено исследование изменения наноструктуры поверхности тонких пленок смешанных оксидов молибдена-ванадия (V2O5:MoO3 = 3:2) в процессе УФ-стимулированной полимеризации. Фрактальный анализ атомно-силовых изображений позволил установить, что твердофазная полимеризация в смешаннооксидных слоях, полученных путем конденсации соответствующих оксокислот, протекает с участием смешанных оксоолигомеров по 3D-механизму. При этом теряется анизотропия, характерная для исходной пленки и обусловленная направленной агломерацией лентообразных смешанных оксоолигомеров, входящих в ее состав. Развивающиеся в смешаннооксидном слое полимеризационные процессы приводят к образованию агломератов зерен, состоящих из четко огранённых псевдокристаллитов нанометрового размера. Одновременно в процессе экспонирования происходит твердофазная рекристаллизации аморфизированной оксидной пленки, результатом чего является увеличение значения среднего отклонения профиля поверхности. В процессе избирательного кислотного травления происходит обнажение скрытой внутренней структуры фоточувствительного оксидного слоя и дробление псевдокристаллитов, что приводит к снижению шероховатости поверхности до исходной величины. Указанные особенности структуры фоточувствительных смешаннооксидных пленок MoO3/V2O5 имеют принципиальное значение для создания неорганических фоторезистов.
Ключевые слова: фотополимеризация, смешанные оксиды молибдена-ванадия, тонкие пленки, наноструктура, неорганические фоторезисты, атомно-силовая микроскопия

Особенности формирования текстуры в материалах на основе гексаферрита стронция при синтезе из нитрат-органических прекурсоров

А.А. Остроушко1, М.О. Тонкушина1, Т.Ю. Жуланова1,2, Е.В. Кудюков1, А.Я. Голуб1, О.В. Русских1
1 ФГАОУ ВО «Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»
2 ФГБУН «Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской академии наук»

Аннотация: Изучены процессы получения гексаферрита стронция (материал постоянных магнитов) в реакциях горения с последующей термообработкой нитрат-органических прекурсоров, содержащих глицин или поливиниловый спирт. Образование железо-глициновых комплексов органических компонентов прекурсоров оказывает влияние на формирование морфологии получаемых образцов. При использовании глицин-содержащих систем в ходе горения возникает разветвленная волокнистая текстура материала с протяженными внутренними полостями, где имеются удлиненные оксидные частицы. Такие образцы обладают более высокой коэрцитивной силой, внешнее магнитное поле существенного влияния на формирование текстуры в ходе горения не оказывает. Установлено наличие генерирования зарядов в прекурсорах при их горении, что проявляется в появлении разности потенциалов земля – прекурсор. В данном случае возникновение меньших по интенсивности зарядов позволяет получить образцы с более высокой намагниченностью, а также с большей способностью к повышению магнитных характеристик при дальнейшей термомагнитной обработке.
Ключевые слова: гексаферрит стронция, синтез, нитрат-органические прекурсоры, магнитные свойств, текстурирование

Синтез и диагностика газочувствительных наноструктур на основе соединений молибдена

С.С. Налимова1, З.В. Шомахов2, А.Д. Чупрова1, А.М. Гукетлов2
1 ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»
2 ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»

Аннотация: В последние годы активно исследуются различные дихалькогениды переходных металлов, которые представляют интерес для множества областей применений, в том числе газовых сенсоров. В данной работе газочувствительные наноструктуры на основе дисульфида молибдена и оксида молибдена получены гидротермальным методом. Химический состав поверхности полученных образцов исследован с помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Проанализированы газочувствительные свойства синтезированных структур к парам изопропилоовго спирта и ацетона при вариации температуры детектирования. Показано, что в результате термообработки при 150°С происходит частичное окисление дисульфида молибдена. Отжиг образцов MoS2 при 400°С приводит к полному окислению до MoO3. Анализ газочувствительных свойств структур показал, что максимальный отклик к парам изопропилового спирта и ацетона имеет оксид молибдена во всем исследуемом температурном диапазоне. Как дисульфид молибдена, так и оксид молибдена показывают лучший отклик к парам изопропилового спирта по сравнению с ацетоном.
Ключевые слова: хемосорбционные газовые сенсоры, дисульфид молибдена, оксид молибдена, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия

Жидкофазный синтез фосфатов кальция в присутствии галловой кислоты

О.Н. Мусская, В.К. Крутько, И.Е. Глазов, А.И. Кулак
ГНУ «Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси»

Аннотация: Жидкофазным синтезом из водных растворов хлорида кальция и гидрофосфата аммония при мольных соотношениях Са/Р 1,0-1,67 и величине рН 5-11 в присутствии полифенольного соединения (галловой кислоты) получены кислые, средние и основные фосфаты кальция. Методами рентгенофазового анализа и ИК-спектроскопии показано, что в слабокислой среде (рН 5-6) при мольном соотношении Са/Р 1,0 образуется брушит, размеры элементарной ячейки которого могут уменьшаться в присутствии галловой кислоты. В щелочной среде (рН 8-11) полифенольное соединение хелатирует ионы кальция, что приводит к образованию аморфизированного фосфата кальция, который после прогрева при 800°С превращается в β-трикальцийфосфат и гидроксиапатит. Выявлено, что наличие галловой кислоты способствует образованию основного фосфата кальция при более низком мольном соотношении (Са/Р 1,5), чем для стехиометрического гидроксиапатита (Са/Р 1,67). Методом термического анализа показано, что жидкофазный синтез фосфатов кальция в присутствии галловой кислоты способствует переходу брушита в пирофосфат кальция, а аморфизированных фосфатов кальция – в трикальцийфосфат и гидроксиапатит, при высокотемпературной обработке.
Ключевые слова: галловая кислота, жидкофазный синтез, брушит, аморфизированные фосфаты кальция, гидроксиапатит, трикальцийфосфат, пирофосфат кальция

Воздействие FeSO4 и нанокластерных полиоксометаллатов на окисление персульфатом фенола в спиртовой среде

С.Ю. Меньшиков1, А.Н. Малышев1,2, В.С. Курмачева1, М.О. Тонкушина2, А.А. Остроушко2
1 ФГБОУ ВО «Уральский государственный горный университет»
2 ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Аннотация: Изучены каталитические свойства FeSO4, нанокластерного железомолибденового полиоксометаллата {Mo72Fe30} и нанокластерного молибденового полиоксометаллата {Mo132} при окислении фенола в этанолоизобутанольном растворе персульфатом. Для определения продуктов окисления, фенола, этанола и изобутанола кислотной природы в реакционную смесь в каждом эксперименте добавлялся сульфокатионит КУ-2, чтобы катализировать реакцию этерификации кислотных продуктов окисления с исходными спиртами. Продукты кислотной этерификации идентифицировались методом газо-жидкостной хроматографии с масс-спектроскопическим детектором. По конверсии фенола, этанола и изобутанола проведено сравнение каталитических свойств гомогенного катализатора FeSO4 (аналогичного реактиву Фентона) с гетерогенными катализаторами (полиоксометаллатами). Эти данные позволяют предполагать возможность дальнейшего поиска гетерогенных катализаторов, содержащих в своем составе Fe и Mo, при деструкции фенола перекисными соединениями.
Ключевые слова: полиоксометаллат, кеплерат, FeSO4, каталитические свойства, окисление фенола в этанольно-изобутанольной среде, персульфат калия, газовая хроматомасс-спектрометрия

Формирование биомиметического апатита на кальцийфосфатной пенокерамике в стандартном и бескарбонатном модельных растворах

В.К. Крутько, Л.Ю. Маслова, О.Н. Мусская, А.И. Кулак
ГНУ «Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси»

Аннотация: На кальцийфосфатной пенокерамике, состоящей из α/β- трикальцийфосфата и β-пирофосфата кальция, в модельных растворах Simulated Body Fluid стандартного состава и не содержащем гидрокарбонат-ионов сформирован биомиметический апатит. Фазовый состав апатита определяется составом используемого для выдерживания раствора Simulated Body Fluid. Смещение равновесия в модельном растворе при взаимодействии кальцийфосфатной пенокерамики с ионами среды приводит к осаждению апатита в виде агрегированных частиц. Избыточное содержание Н+-ионов в бескарбонатном Simulated Body Fluid приводит к резким колебаниям величины рН и включению в сферолиты апатита примесного гидратированного СaClH2PO4. Увеличение времени выдерживания в модельных растворах Simulated Body Fluid до 21-28 суток приводит к укрупнению сферолитов апатита до 5-6 мкм. Морфология поверхности пенокерамики после осаждения апатитов изменяется незначительно с малым уменьшением сквозной пористости на 1-3% и повышением статической прочности в два раза за счет залечивания микродефектов пенокерамической структуры.
Ключевые слова: кальцийфосфатная пенокерамика, трикальцийфосфат, SBF (Simulated Body Fluid), биомиметический апатит, сферолиты

Синтез углеродных наноматериалов при микроволновом каталитическом пиролизе целлюлозы

А.Н. Заритовский1, Е.Н. Котенко1, С.В. Грищук1, В.А. Глазунова2, Г.К. Волкова2
1 ФГБНУ «Институт физико-органической химии и углехимии им. Л.М. Литвиненко»
2 ФГБНУ «Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина»

Аннотация: Растущий спрос на углеродные нанотрубки, являющиеся типичными представителями класса углеродных наноматериалов и обладающие уникальными физико-химическими свойствами, вызывает необходимость поиска доступных и возобновляемых углеводородных ресурсов для их получения и разработки энергоэффективного и высокопроизводительного метода синтеза. В работе рассмотрены вопросы перспективности использования лигноцеллюлозной биомассы и ее отходов в качестве источника углерода для синтеза углеродных нанотрубок в микроволновом каталитическом пиролизе, подчеркивается целесообразность исследований в данном направлении. Отмечается, что одним из параметров, отвечающих за протекание процесса пиролитического синтеза углеродных нанотрубок, является концентрация поглотителя микроволнового излучения, определяющая температуру пиролиза. Изучено влияние изменения концентрации микроволнового поглотителя в реакционной смеси на каталитический синтез многостенных углеродных нанотрубок в процессе микроволнового пиролиза целлюлозы. Показано, что изменение содержания микроволнового акцептора от 10 до 30% сопровождается увеличением концентрации многостенных углеродных нанотрубок разупорядоченной морфологии в реакционной смеси. Высказано предположение о двухстадийном процессе пиролизасинтеза. Рассмотрены результаты просвечивающей электронной микроскопии и рентгенофазового анализа полученных продуктов.
Ключевые слова: растительное сырьё, углеродные нанотрубки, целлюлоза, микроволновые поглотители, концентрация, микроволновая обработка, пиролиз

Синтез нанокристалического карбоната кальция из желчи в присутствии аминокислот

О.А. Голованова, И.А. Томашевский
ФГАОУ ВО «Омский государственный университет имени Ф.М. Достоевского»

Аннотация: В данной работе изучено влияние аминокислот в составе желчи на образование разных модификаций карбоната кальция (арагонит, ватерит, кальцит). В работе синтезировано 22 образца карбоната кальция в растворе желчи при варьировании концентраций аминокислот (гистидин, метионин, аргинин и триптофан). Для аминокислот метионина и аргинина доказан их стабилизирующий эффект по отношению к метастабильному арагониту: с ростом их концентрации в желчи происходит увеличение массовой доли арагонита в составе твёрдой фазы. Оптическая микроскопия показала присутствие сферолитов ватерита во всех полученных порошках. Результаты фотонной корреляционной спектроскопии коррелируют с данными рентгенофазового анализа. Показано, что микрочастицы карбоната кальция радиусом менее 10 мкм представлены тремя фракциями. Показано, что синтезы с участием гистидина и триптофана, в которых с ростом концентраций аминокислот наблюдается увеличение доли мелкоразмерной фракции и снижение доли крупноразмерных. Таким образом, все исследованные аминокислоты имеют потенциальную возможность использования их в качестве медицинских препаратов для лечения и профилактики нанохолелитиаза.
Ключевые слова: желчные камни, кристаллизация, карбонаты кальция, аминокислоты, добавки, ватерит, радиус, морфология

Математическое моделирование образования нанокристаллического оксалата кальция при физиологических условиях

О.А. Голованова, В.М. Киселев
ФГАОУ ВО «Омский Государственный Университет имени Ф.М. Достоевского»

Аннотация: Впервые разработана физико-химическая модель образования малорастворимых соединений в нефроне почки на основе математического описания реактора идеального вытеснения. В результате моделирования установлено, что при физиологических условиях в норме образование твердой фазы не является доминирующим процессом, что объясняет факт отсутствия кристаллических образований в почках у здоровых людей. Увеличение концентрации осадкообразующих ионов, соответствующее определенным состояниям организма человека, приводит к возникновению локальных высоких пересыщений на отдельных участках нефрона, что может приводить к образованию зародышей твердой фазы, их закреплению и дальнейшему росту. Показано, что расчеты материальных балансов, движения потоков, а также концентрационные профили компонентов в нефроне определяют возможность прогнозирования поведения модельной системы при вариации параметров и условий, влияющих на протекание процесса кристаллизации (концентрация, расход жидкости, гидродинамический режим и т.д.), что позволит разрабатывать эффективные методы профилактики и лечения мочекаменной болезни, в том числе и растворения уже сформировавшихся агрегатов.
Ключевые слова: кристаллизация, оксалаты кальция, физиологический раствор, модель, реактор идеального вытеснения, нефрон, материальный граф