Смешивание металлов в сплавах давно используется для точной настройки определенных свойств материалов, таких как проводимость и прочность, в зависимости от областей их применения. Эти области становятся шире, если из сплавов можно сформировать нанокристаллы, крошечные шарики из атомов, формирующие повторяющийся узор. Проблема в том, что стандартного способа изготовления этих интерметаллических соединений не существует, и поэтому на сегодняшний день было создано лишь несколько комбинаций из потенциальных десятков тысяч.

В рамках нового исследования инженеры ETH Zurich разработали новую методику создания подобных нанокристаллов, которая (по их словам) интуитивно проста и понятна. Она основана на амальгамировании, когда один твердый металл растворяется во втором, находящемся в жидкой форме, обычно с низкой температурой плавления (например, как у ртути).

Команда начала с нанокристаллов одного металла, к которым добавила молекулярные соединения, называемые амидами и содержащими второй металл, а затем нагрела смесь до 300 ° C. Это вызвало разрушение химических связей в амидах, в результате чего второй металл начал скапливаться на поверхности нанокристаллов в виде жидкости. Вскоре он просочился внутрь, образуя новую кристаллическую решетку, в которой атомы двух разных металлов были рассредоточены равномерно. Как только такая смесь остывает, она формирует новую интерметаллическую нанокристаллическую структуру.

Схема процесса формирования нанокристаллов

«Мы поражены, насколько эффективно подобное объединение в наномасштабе», — заявил Максим Ярема, ведущий автор исследования. «Наличие одного жидкого металлического компонента — ключ к быстрому и равномерному легированию каждого нанокристалла».

Используя этот метод, команде удалось создать интерметаллические нанокристаллы, смешивая несколько разных пар металлов. Галлий был особо популярен благодаря своей низкой температуре плавления в 30 ° C, и в ходе работы инженеры опробовали его сочетание с золотом, серебром, медью, никелем и палладием. Последний также хорошо работал в качестве основы, и команда смешала его с индием и цинком.

Важно отметить, что, по словам исследователей, в этой технике можно использовать практически любые металлы, смешивать их в разных соотношениях и формировать нанокристаллы разного размера. Все это открывает широкий спектр применения нанокристаллов в качестве катализаторов, в аккумуляторах, устройствах хранения данных и других электронных компонентах.

Уран может попадать в источники воды из природных отложений в горных породах или через отходы атомных электростанций и горнодобывающих предприятий. Он невидим невооруженным глазом, и для нанесения вреда здоровью человека его нужно совсем немного.

Ученые из MIT обнаружили, что пена оксида графена настолько хорошо подходит для вымывания урана из воды, что по стандартам EPA та стала пригодной для питья всего после нескольких часов фильтрации. Более того, пену можно было очистить и использовать повторно несколько раз без потери ее эффективности.

Чтобы заставить материал работать, сначала через пену пропускают электрический заряд. Так расщепляется вода и выделяется водород, который увеличивает pH в области очистки. Это, в свою очередь, вызывает химическое изменение, которое привлекает ионы урана к поверхности пены. Как ни странно, команда обнаружила, что при этом сам уран кристаллизуется в ранее неизвестную форму гидроксида урана.

Пена оксида графена способна улавливать большое количество загрязняющего вещества, и как только его будет собрано достаточно, грязь можно легко удалить, просто изменив направление электрического заряда, заставив оксид «соскользнуть» с поверхности материала. После этого пена готова к повторному использованию.

«Каждый раз при использовании наша пена может улавливать количество урана, в четыре раза превышающее ее собственный вес. Мы можем достичь экстракционной способности 4000 мг на грамм, что является значительным улучшением по сравнению с другими аналогичными методиками», — заявил Джу Ли, ведущий исследователь исследования. «Мы также совершили большой прорыв в возможности повторного использования, поскольку пена может пройти семь циклов без потери эффективности извлечения урана из воды».

Команда уверяет, что данная методика сравнительно дешева и может быть реализован на разных этапах водной инфраструктуры. Фильтры также могут быть модифицированы для борьбы с другими загрязняющими тяжелыми металлами, такими как свинец, ртуть и кадмий.

Обычно оптические волокна изготавливаются либо из твердого стекла, либо из твердого прозрачного пластика. Первый способен переносить световые импульсы на большее расстояние, но довольно легко ломается при сгибании или растяжении. Последний — который полезен на более коротких расстояниях, например, внутри зданий — лучше выдерживает изгиб, но при растяжении все равно окажется необратимо поврежден.

В поисках альтернативы исследователи из швейцарского института Empa разработали оптическое волокно, состоящее из непрерывной сердцевины из жидкого глицерина, заключенной в прозрачную фторполимерную оболочку.

«Два компонента волокна должны проходить через оболочку вместе под высоким давлением и при температуре от 200 до 300 градусов Цельсия», — заявил ведущий ученый д-р Рудольф Хуфенус. «Поэтому нам нужна жидкость с подходящим показателем преломления для функциональности и с минимально возможным давлением пара для производства волокна».

В результате ученые создали волокно, эквивалентное пластиковому аналогу по способности передавать данные в виде световых импульсов, но имеющее гораздо более высокую прочность на разрыв — другими словами, оно значительно лучше выдерживает растяжение.

В качестве дополнительного бонуса, если волокно растягивается, его цвет начнет меняться. Это связано с тем, что в волокне все еще будет присутствовать такое же количество глицерина, но, поскольку жидкость распространяется на большее расстояние, частицы красного красителя внутри нее окажутся дальше друг от друга. В результате цвет света, излучаемого через оболочку, слегка изменится. Этот параметр можно будет замерить с помощью оптического датчика, чтобы пользователи знали, что волокно — и, следовательно, устройство, в которое оно входит, — удлиняется или подвергается растягивающей нагрузке.

Остается вопрос: не будет ли глицерин попросту вытекать при нарезке? «В нормальных условиях жидкая сердцевина удерживается внутри волокна капиллярными силами; однако, когда на волокно действует давление, жидкость может вытесняться из конца волокна», — отметил Хуфенус. «Этого можно избежать, запечатав конец волокна горячим ножом».

В конце концов, есть надежда, что это волокно найдет применение не только как более надежная система передачи данных, но и в качестве системы передачи усилия в микродвигателях или микрогидравлических системах.

Минеральные воды — это довольно сложные растворы, в которых вещества содержатся в виде ионов, недиссоциированных молекул, газов и коллоидных частиц. Минеральными природными питьевыми водами называются воды, добытые из водоносных горизонтов, защищённых от антропогенного воздействия и сохраняющих естественный химический состав, а также при повышенной минерализации или содержании определённых биологически активных компонентов.

Минеральная питьевая вода должна быть прозрачной, бесцветной или с оттенками от желтоватого до зеленоватого цвета жидкостью, с вкусом и запахом, характерным для содержащихся в ней веществ. Критерии для отнесения воды к минеральной в той или иной степени отличаются у разных исследователей, но всех их объединяет происхождение: это должна быть вода, добытая или вынесенная на поверхность из земных недр.

В соответствии с ГОСТ Р 54316-2011, к минеральным питьевым водам относятся воды с общей минерализацией не менее 1 грамма на литр — или при меньшей минерализации, но с содержанием биологически активных микрокомпонентов в количестве не ниже бальнеологических норм. Минеральные столовые воды с минерализацией до 1 г/л, как правило, негазированные — их газируют искусственно для любителей газированных напитков.

Углекислый газ содержится во многих естественных источниках, но для бутылочного разлива минеральные воды дополнительно газируют для сохранности, поскольку углекислота удерживает соли от выпадения в осадок. Особенно целесообразно газирование хлоридно-натриевых вод, поскольку присутствие углекислоты в щелочных водах, предназначенных больным с заболеваниями, сопровождающимися повышенной секрецией и кислотностью, нежелательно.