ШАМПЕЙН, Иллинойс. Используя высокоинтенсивный ультразвук, исследователи из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне создали полые наносферы и первые полые нанокристаллы. Наносферы могут быть использованы в микроэлектронике, доставке лекарств и в качестве катализаторов для производства экологически чистого топлива.
«Мы используем высокоинтенсивный ультразвук для создания наночастиц дисульфида молибдена или оксида молибдена, которые связываются с поверхностью крошечных сфер кремнезема, которые намного меньше красных кровяных телец», - сказал Кен Суслик, Марвин Т. Шмидт, профессор химии в Иллинойсе и научный сотрудник Бекмановского института передовых наук и технологий. «После нагревания сфер для получения однородного покрытия мы используем плавиковую кислоту для удаления кремнезема, оставляя полые оболочки желаемого материала».
Суслик и бывший научный сотрудник Арул Дхас описывают свою работу в статье, которая была принята к публикации в Журнале Американского химического общества и размещена на его веб-сайте. Финансирование было предоставлено Национальным научным фондом.
Полые наносферы, изготовленные из дисульфида молибдена, могут служить превосходным катализатором для удаления серосодержащих соединений из бензина и других ископаемых видов топлива.
«Дисульфид молибдена представляет собой слоистый материал, но его каталитическая активность проявляется на его краях», - сказал Суслик. «Искажая и разрушая слои, полые наносферы предлагают увеличенную площадь краевой поверхности, а также доступ как к внутренней, так и к внешней поверхности оболочки."
Дальнейшая обработка полых сфер из оксида молибдена, однако, приводит к необычному образованию полых кристаллов, напоминающих усеченные кубы. При повторном нагреве, называемом термическим отжигом, полые сферы из оксида молибдена превращаются в монокристаллические ящики со сферическими полыми пустотами.
Сонохимическая процедура может быть легко применена к другим системам материалов для создания дополнительных типов полых наноструктурированных частиц, сказал Суслик.
Сонохимия возникает в результате акустической кавитации - образования, роста и взрыва маленьких пузырьков газа в жидкости, обдуваемой звуком. Схлопывание этих пузырьков вызывает интенсивный локальный нагрев, образуя горячую точку в холодной жидкости с переходной температурой около 9 000 градусов по Фаренгейту, давлением около 1 000 атмосфер и продолжительностью около 1 миллиардной доли секунды.
Для грубого сравнения, эти значения соответствуют температуре поверхности солнца, давлению на дне океана и времени жизни удара молнии.
Ультразвук состоит из звуковых волн с частотой более 18 000 циклов в секунду, слишком высоких, чтобы их можно было услышать человеческим ухом.